Импульсный блок питания википедия: d0_bf_d1_80_d0_be_d0_b4_d1_83_d0_ba_d1_82_d1_8b:power-mean-well [Амперка / Вики]

Содержание

Вторичный источник электропитания — Вики

Вторичный источник электропитания — устройство, которое преобразует параметры электроэнергии основного источника электроснабжения (например, промышленной сети) в электроэнергию с параметрами, необходимыми для функционирования вспомогательных устройств. Различают стабилизированные и нестабилизированные вторичные источники электропитания.[1]

Источник вторичного электропитания может быть интегрированным в общую схему (обычно в простых устройствах; либо когда необходимо регулирование (установка, изменение) и стабилизация напряжения в определённом диапазоне в т. ч. динамически — например материнские платы разнообразных компьютеров имеют встроенные преобразователи напряжения для питания ЦП и др. различных ИМС, модулей и ПУ; либо когда недопустимо даже незначительное падение напряжения на подводящих проводах), выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и так далее), или даже расположенным в отдельном помещении (цехе электропитания).

Задачи вторичного источника электропитания

  • Обеспечение передачи мощности — источник электропитания должен обеспечивать передачу заданной мощности с наименьшими потерями и соблюдением заданных характеристик на выходе без вреда для себя. Обычно мощность источника питания берут с некоторым запасом.
  • Преобразование формы напряжения — преобразование переменного напряжения в постоянное, и наоборот, а также преобразование частоты, формирование импульсов напряжения и т. д. Чаще всего необходимо преобразование переменного напряжения промышленной частоты в постоянное.
  • Преобразование величины напряжения — как повышение, так и понижение. Нередко необходим набор из нескольких напряжений различной величины, для питания различных цепей.
  • Стабилизация — напряжение, ток и другие параметры на выходе источника питания должны лежать в определённых пределах, в зависимости от его назначения при влиянии большого количества дестабилизирующих факторов: изменения напряжения на входе, тока нагрузки и так далее. Чаще всего необходима стабилизация напряжения на нагрузке, однако иногда (например, для зарядки аккумуляторов) необходима стабилизация тока.
  • Защита — напряжение, или ток нагрузки в случае неисправности (например, короткого замыкания) каких-либо цепей может превысить допустимые пределы и вывести электроприбор, или сам источник питания из строя. Также во многих случаях требуется защита от прохождения тока по неправильному пути: например прохождения тока через землю при прикосновении человека или постороннего предмета к токоведущим частям.
  • Гальваническая развязка цепей — одна из мер защиты от протекания тока по неверному пути.
  • Регулировка — в процессе эксплуатации может потребоваться изменение каких-либо параметров для обеспечения правильной работы электроприбора.
  • Управление — может включать регулировку, включение/отключение каких-либо цепей, или источника питания в целом. Может быть как непосредственным (с помощью органов управления на корпусе устройства), так и дистанционным, а также программным (обеспечение включения/выключения, регулировка в заданное время или с наступлением каких-либо событий).
  • Контроль — отображение параметров на входе и на выходе источника питания, включения/выключения цепей, срабатывания защит. Также может быть непосредственным или дистанционным.

Чаще всего перед вторичными источниками питания стоит задача преобразования электроэнергии из сети переменного тока промышленной частоты (например, в России — 240 В 50 Гц, в США — 120 В 60 Гц).

Две наиболее типичных конструкции — это трансформаторные и импульсные источники питания.

Трансформаторный

Линейный блок питания Схема простейшего трансформаторного источника питания без стабилизации с двухполупериодным выпрямителем

Классическим блоком питания является трансформаторный БП, выполненный по линейной схеме. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Ко вторичной обмотке подключен выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель), реже — из одного диода (однополупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). В простейшем виде он представляет собой конденсатор большой ёмкости.

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков (варисторы), защиты от короткого замыкания (КЗ), стабилизаторы напряжения и тока.

Габариты трансформатора

Из 3-го уравнения Максвелла rotE→=−∂B→∂t,{\displaystyle \mathrm {rot} \,{\vec {E}}=-{\frac {\partial {\vec {B}}}{\partial t}},} являющегося математической записью закона электромагнитной индукции Фарадея следует, что ЭДС E1{\displaystyle E_{1}}, наводимая в одном витке обмотки, охватывающем изменяющийся во времени магнитный поток Φ{\displaystyle \Phi } равна:

E1=dΦdt.{\displaystyle E_{1}={\frac {d\Phi }{dt}}.}

При синусоидальном изменении Φ{\displaystyle \Phi } вида:

Φ(t)=Φ0⋅sin(ωt),{\displaystyle \Phi (t)=\Phi _{0}\cdot sin(\omega t),}
где Φ0{\displaystyle \Phi _{0}} — амплитудное (максимальное) значение Φ,{\displaystyle \Phi ,}
ω{\displaystyle \omega } — угловая частота,
t{\displaystyle t} — время,

следует:

E1(t)=Φ0⋅ω⋅sin(ωt),{\displaystyle E_{1}(t)=\Phi _{0}\cdot \omega \cdot sin(\omega t),}

Магнитный поток связан с магнитной индукцией B{\displaystyle B}[2] формулой:

Φ=B⋅S,{\displaystyle \Phi =B\cdot S,}
где S{\displaystyle S} — площадь витка.

При практически важном в трансформаторах синусоидальном изменении B(t){\displaystyle B(t)} по закону:

B(t)=B0⋅sin(ωt),{\displaystyle B(t)=B_{0}\cdot sin(\omega t),}
где B0{\displaystyle B_{0}} — амплитудное (максимальное) значение индукции в сердечнике (магнитопроводе) трансформатора.

Поэтому ЭДС одного витка вторичной обмотки в трансформаторах, первичная обмотка которых питается синусоидальным током и ферромагнитный магнитопровод которых не заходит в магнитное насыщение выражается формулой:

E1(t)=B0⋅S⋅ω⋅sin(ωt).{\displaystyle E_{1}(t)=B_{0}\cdot S\cdot \omega \cdot sin(\omega t).}

На практике и при расчётах трансформаторов применяется не амплитудное, а среднеквадратическое (эффективное) значение ЭДС или напряжения, которое в случае синусоидального изменения связано с амплитудным значением ЭДС выражением:

Eeff=22E0.{\displaystyle E_{eff}={\frac {\sqrt {2}}{2}}E_{0}.}

Подставляя последнюю формулу в выражение ЭДС для одного витка и учитывая, что

ω=2⋅π⋅f,{\displaystyle \omega =2\cdot \pi \cdot f,} f{\displaystyle f} — частота, имеем основную формулу для расчёта числа витков обмоток трансформатора так как ЭДС обмотки прямо пропорционально числу витков в обмотке:

Eeff1=2⋅π⋅B0⋅S⋅f≈4,43⋅B0⋅S⋅f,{\displaystyle E_{eff1}={\sqrt {2}}\cdot \pi \cdot B_{0}\cdot S\cdot f\approx 4,43\cdot B_{0}\cdot S\cdot f,}

где Eeff1{\displaystyle E_{eff1}} — эффективная ЭДС одного витка.

Мощность P{\displaystyle P}, отдаваемая вторичной обмоткой трансформатора:

P=U⋅I,{\displaystyle P=U\cdot I,}
где U{\displaystyle U} — напряжение обмотки под нагрузкой,
I{\displaystyle I} — ток обмотки.

Так как максимальный ток обмотки ограничен предельной плотностью тока в проводниках обмотки при заданном их сечении и U∼Eeff1{\displaystyle U\sim E_{eff1}}, отсюда следует, что для повышения мощности трансформатора без изменения его размеров следует повышать B0{\displaystyle B_{0}} и/или f{\displaystyle f}.

Существенному повышению B0{\displaystyle B_{0}} препятствует явление магнитного насыщения сердечника. При насыщении, которое наступает в экстремумах тока первичной обмотки в течение периода, во-первых, падает реактивное сопротивление первичной обмотки, что вызывает увеличение тока холостого хода и увеличение нагрева обмотки за счёт омического сопротивления, и, во-вторых, увеличиваются потери на гистерезис, вызванные перемагничиванием магнитопровода, так как увеличивается площадь петли гистерезиса, что вызывает повышение потерь на тепло в магнитопроводе.

С точки зрения потерь в магнитопроводе следует как можно больше снижать максимальную индукцию в магнитопроводе (Bm{\displaystyle B_{m}}), но такой подход экономически нецелесообразен, так как при прочих равных увеличивает габариты и материалоёмкость трансформатора. Поэтому Bm{\displaystyle B_{m}} в магнитопроводе выбирают исходя из разумного компромисса. Причем для трансформаторов малой мощности Bm{\displaystyle B_{m}} увеличивают, а для мощных трансформаторов — уменьшают. Это обусловлено тем, что магнитопровод у малогабаритного трансформатора охлаждается эффективнее, чем у крупных трансформаторов. Для электротехнических сталей в трансформаторах промышленной частоты Bm{\displaystyle B_{m}} выбирают в пределах 1,1—1,35 Тл в трансформаторах мощностью до сотен Вт и от 0,7 до 1,0 Тл для мощных трансформаторов распределительных подстанций.

Исходя из Bm{\displaystyle B_{m}} применяется практическая формула, полученная подстановкой в теоретическое значение ЭДС витка заданного значения Bm{\displaystyle B_{m}} и частоты 50 Гц:

Eeff1=S33…70,{\displaystyle E_{eff1}={\frac {S}{33…70}},}

Здесь S{\displaystyle S} выражено в см2, Eeff1{\displaystyle E_{eff1}} — в вольтах. Меньшие значения знаменателя выбирают для маломощных трансформаторов, большие — для мощных.

Другой путь повышения мощности трансформатора — повышение рабочей частоты. Приблизительно можно считать, что при заданных размерах трансформатора его мощность прямо пропорциональна рабочей частоте. Поэтому увеличение частоты в k{\displaystyle k} раз при неизменной мощности позволяет уменьшить размеры трансформатора в ∼k{\displaystyle \sim {\sqrt {k}}} раз (площадь сечения магнитопровода уменьшается в ∼k{\displaystyle \sim k} раз), или, соответственно, его массу в ∼k3/2{\displaystyle \sim {\sqrt[{3/2}]{k}}} раз.

В частности, в том числе и этими соображениями, в силовых бортовых сетях летательных аппаратов и судов обычно применяется частота 400 Гц с напряжением 115 В.

Но повышение частоты ухудшает магнитные свойства магнитопроводов, в основном из-за увеличения потерь на гистерезис, поэтому при рабочих частотах свыше единиц кГц применяют ферродиэлектрические магнитопроводы трансформаторов, например, ферритовые или изготовленные из карбонильного железа.

Современные источники вторичного электропитания различной бытовой техники, компьютеров, принтеров и др. сейчас в большинстве случаев выполняются по схемам импульсных источников и практически полностью вытеснили классические трансформаторы. В таких источниках гальваническое разделение питаемой цепи и питающей сети, получение набора необходимых вторичных напряжений, производится посредством высокочастотных трансформаторов с ферритовыми сердечниками. Источником высокочастотного напряжения являются импульсные ключевые схемы с полупроводниковыми ключами, обычно транзисторными. Применение таких устройств, часто называемых инверторами позволяет многократно снизить массу и габариты устройства, а также, дополнительно — повысить качество и надёжность электропитания, так как импульсные источники менее критичны к качеству электропитания в первичной сети, — они менее чувствительны к всплескам и провалам сетевого напряжения, изменениям его частоты.

Достоинства и недостатки

Достоинства трансформаторных БП.
  • Простота конструкции.
  • Надёжность.
  • Малый коэффициент пульсаций выходного напряжения.
  • Отсутствие создаваемых радиопомех[прим 1] (в отличие от импульсных, создающих помехи за счёт гармонических составляющих[3]).
Недостатки трансформаторных БП.
  • Большой вес и габариты, пропорционально мощности.
  • Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.

Импульсный источник питания

Импульсный блок питания компьютера (ATX) со снятой крышкой
A — входной выпрямитель. Ниже виден входной фильтр
B — входные сглаживающие конденсаторы. Правее виден радиатор высоковольтных транзисторов
C — импульсный трансформатор. Правее виден радиатор низковольтных ключей
D — дроссель групповой стабилизации (ГДС)
E — конденсаторы выходного фильтра

Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определённой скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной фильтр нижних частот (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.

В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространёнными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона. В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящего от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Достоинства и недостатки

Достоинства импульсных БП

Сравнимые по выходной мощности с линейными стабилизаторами соответствующие им импульсные стабилизаторы обладают следующими основными достоинствами:

  • меньшим весом за счёт того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных тяжёлых низкочастотных силовых трансформаторов и мощных радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме. Кроме того, благодаря повышенной частоте преобразования, значительно уменьшаются габариты фильтра выходного напряжения (можно использовать конденсаторы значительно меньшей ёмкости, чем для выпрямителей, работающих на промышленной частоте). Сам выпрямитель может быть выполнен по простейшей однополупериодной схеме, без риска увеличения пульсаций выходного напряжения;
  • значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98 %) за счёт того, что основные потери в импульсных стабилизаторах связаны с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента. Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном из устойчивых состояний (то есть либо включён, либо выключен) потери энергии минимальны[4];
    • из этого прямо следует, что, при одной и той же схемотехнике и элементарной базе, КПД растёт с понижением частоты преобразования, так как переходные процессы занимают пропорционально меньшую часть времени. При этом, однако, растут габариты моточных элементов — но это даёт и выигрыш, из-за снижения омических потерь.
  • меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности. Кроме этого следует отметить значительно более низкую стоимость импульсных трансформаторов при сравнимой передаваемой мощности, и возможность использования менее мощных силовых элементов, поскольку режим их работы ключевой;
  • сравнимой с линейными стабилизаторами надёжностью.
    Блоки питания вычислительной техники, оргтехники, большинства бытовой электроники почти исключительно импульсные («черная» бытовая электроника, такая, как телевизоры и плееры, как правило имеет импульсный БП с полной гальванической развязкой и оптроном). Линейные БП сохранились в основном только в следующих областях:
    • для питания слаботочных плат управления бытовой техники вроде стиральных машин, микроволновых печей и отопительных котлов и колонок. При этом БП слаботочной платы управления стиральных и посудомоечных машин Electrolux/Zanussi/AEG (эти три наименования представляют собой пример ребрендинга, технически изделия — одинаковы и имеют взаимозаменяемые ремонтные узлы и запчасти) образца примерно 2010 года — импульсные, равно как и БП слаботочной платы кофе-машин Philips Saeco. Эти импульсные БП не имеют гальванической развязки («ноль», а иногда даже и «фаза» входящего от вилки кабеля 220В является «схемной землей» слаботочной схемы, объединение «фазы» с «землей слаботочки» сделано для упрощения схем управления реле/симисторами и избежания подвода некоммутированной «фазы» к механическим узлам изделия, что снижает электробезопасность — к механическим узлам подводится только «ноль» и «фаза после реле/симистора», при закрытом реле/симисторе опасный для жизни удар током невозможен) для экономии на оптроне, и занимают на плате площадь, сравнимую с размером сигаретной зажигалки. БП слаботочной части отопительных котлов Buderus Logamax (с платой UBA h4) — классические линейные, с большим трансформатором и полной гальванической развязкой стороны 220В со слаботочкой через 3 оптрона (управление мотором дымососа, управление мотором циркуляционного насоса, и снятие показания с ионизационного электрода контроля пламени — схема, связанная с этим электродом, находится на стороне 220В, более того, экономия на деталях и упрощение именно этой схемы приводит к «фазозависимости» котла — ему НЕ все равно, какой стороной воткнута в питающую розетку его вилка 220В, ибо простейшей однотранзисторной схеме ИЭКП требуется, чтобы на электрод подавалось именно 220В, а не «ноль», относительно «желто-зеленой земли»).
    • для маломощных управляющих устройств высокой и сверхвысокой надёжности, рассчитанной на многолетнюю непрерывную эксплуатацию при отсутствии обслуживания или затруднённом обслуживании, как, например, цифровые вольтметры в электрощитах, или автоматизация производственных процессов,
    • для питания высококачественных усилителей низкой частоты (УНЧ).
  • широким диапазоном питающего напряжения и частоты, недостижимым для сравнимого по цене линейного. На практике это означает возможность использования одного и того же импульсного БП для носимой цифровой электроники в разных странах мира — Россия/США/Англия, сильно отличных по напряжению и частоте в стандартных розетках.
  • наличием в большинстве современных БП встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания и от отсутствия нагрузки на выходе.
Недостатки импульсных БП
  • Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети, что, в частности, несколько затрудняет ремонт таких БП.
  • Все без исключения импульсные блоки питания являются источником высокочастотных помех, поскольку это связано с самим принципом их работы. Поэтому требуется предпринимать дополнительные меры помехоподавления, зачастую не позволяющие устранить помехи полностью. В связи с этим часто недопустимо применение импульсных БП для некоторых видов аппаратуры[3].
  • Как правило, импульсные блоки питания имеют ограничение на минимальную мощность нагрузки. Если мощность нагрузки ниже минимальной, блок питания либо не запускается, либо параметры выходных напряжений (величина, стабильность) могут не укладываться в допустимые отклонения.
  • В распределённых системах электропитания: эффект гармоник кратных трём. При наличии эффективно действующих корректоров фактора мощности и фильтров во входных цепях этот недостаток обычно не актуален.

См. также

Литература

Ссылки

Примечания

Комментарии
  1. ↑ Однако в мощных трансформаторных БП возникают импульсные помехи из-за того, что ток, протекающий через выпрямительные диоды (и вторичную обмотку трасформатора) имеет форму коротких импульсов, потому что диод открыт не весь полупериод, а короткое время вблизи максимума синусоиды, когда мгновенное значение переменного напряжения на вторичной обмотке превышает постоянное напряжение на фильтрующей ёмкости).
Источники

Разница между SMPS и линейным источником питания | Сравните разницу между похожими терминами — Технология

Ключевое различие — SMPS против линейного источника питания
 

Большинству электронных и электрических устройств для работы требуется постоянное напряжение. Эти устройства, особенно электронные устройства с интегральными схемами, должны получать надежное постоянное напряжение без искажений, чтобы они работали без сбоев или возгорания. Источник питания постоянного тока предназначен для подачи чистого постоянного напряжения на эти устройства. Источники питания постоянного тока подразделяются на линейные и импульсные, которые представляют собой топологии, используемые для преобразования сетевого питания переменного тока в плавный постоянный ток. В линейном блоке питания используется трансформатор для прямого понижения сетевого напряжения переменного тока до желаемого уровня. пока SMPS преобразует переменный ток в постоянный с помощью переключающего устройства, которое помогает получить среднее значение желаемого уровня напряжения. В этом ключевое отличие SMPS от линейного источника питания.

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое линейный источник питания
3. Что такое SMPS
4. Параллельное сравнение — SMPS и линейный источник питания в табличной форме
5. Резюме


Что такое линейный источник питания?

В линейном источнике питания переменное напряжение сети преобразуется в более низкое напряжение напрямую понижающим трансформатором. Этот трансформатор должен работать с большой мощностью, поскольку он работает при частоте сети переменного тока 50/60 Гц. Поэтому этот трансформатор громоздкий и большой, что делает блок питания тяжелым и большим.

Затем пониженное напряжение выпрямляется и фильтруется для получения постоянного напряжения, необходимого для выхода. Поскольку напряжение на этом уровне изменяется в зависимости от искажений входного напряжения, регулировка напряжения выполняется перед выходом. Регулятор напряжения в линейном источнике питания представляет собой линейный регулятор, который обычно представляет собой полупроводниковое устройство, которое действует как переменный резистор. Значение выходного сопротивления изменяется в зависимости от требований к выходной мощности, делая выходное напряжение постоянным. Таким образом, регулятор напряжения работает как устройство рассеивания мощности. В большинстве случаев он рассеивает избыточную мощность, чтобы напряжение оставалось постоянным. Поэтому регулятор напряжения должен иметь большие радиаторы. В результате линейные блоки питания становятся намного тяжелее. Кроме того, в результате рассеивания мощности регулятором напряжения в виде тепла эффективность линейного источника питания падает примерно на 60%.

Однако линейные источники питания не создают электрических помех на выходном напряжении. Он обеспечивает изоляцию между выходом и входом благодаря трансформатору. Поэтому линейные источники питания используются для высокочастотных приложений, таких как радиочастотные устройства, аудиоприложения, лабораторные испытания, требующие бесшумного источника питания, обработки сигналов и усилителей.

Что такое SMPS?

SMPS (импульсный источник питания) работает от коммутирующего транзисторного устройства. Сначала входной переменный ток преобразуется в постоянное напряжение с помощью выпрямителя без снижения напряжения, в отличие от линейного источника питания. Затем постоянное напряжение подвергается высокочастотному переключению, обычно с помощью полевого МОП-транзистора. То есть, напряжение через полевой МОП-транзистор включается и выключается сигналом затвора полевого МОП-транзистора, обычно это сигнал с широтно-импульсной модуляцией около 50 кГц (блок прерывателя / инвертора). После этой операции прерывания форма волны становится пульсирующим сигналом постоянного тока. После этого понижающий трансформатор используется для понижения напряжения высокочастотного пульсирующего сигнала постоянного тока до желаемого уровня. Наконец, выходной выпрямитель и фильтр используются для компенсации выходного постоянного напряжения.


Регулировка напряжения в SMPS осуществляется через цепь обратной связи, которая контролирует выходное напряжение. Если потребляемая мощность нагрузки высока, выходное напряжение имеет тенденцию к увеличению. Это приращение определяется схемой обратной связи регулятора и используется для управления соотношением включения и выключения сигнала ШИМ. Таким образом, изменяется среднее напряжение сигнала. В результате регулируемое выходное напряжение остается постоянным.

Понижающий трансформатор, используемый в ИИП, работает на высокой частоте; таким образом, объем и вес трансформатора намного меньше, чем у линейного источника питания. Это становится основной причиной того, что SMPS намного меньше и легче, чем его аналог линейного типа. Более того, регулирование напряжения выполняется без рассеивания избыточной мощности в виде омических потерь или тепла. КПД ИИП достигает 85-90%.

В то же время SMPS генерирует высокочастотный шум из-за операции переключения полевого МОП-транзистора. Этот шум может отражаться на выходном напряжении; однако в некоторых продвинутых и дорогих моделях этот выходной шум в некоторой степени снижен. Кроме того, переключение также создает электромагнитные и радиочастотные помехи. Следовательно, в SMPS необходимо использовать экранирование радиочастот и фильтры электромагнитных помех. Поэтому SMPS не подходят для аудио- и радиочастотных приложений. С SMPS можно использовать менее чувствительное к шуму оборудование, такое как зарядные устройства для мобильных телефонов, двигатели постоянного тока, приложения большой мощности и т. Д. Его более легкий и компактный дизайн позволяет использовать его в качестве портативных устройств.

В чем разница между SMPS и линейным источником питания?

SMPS против линейного источника питания

SMPS напрямую выпрямляет сетевой переменный ток без снижения напряжения. Затем преобразованный постоянный ток переключается на высокую частоту для меньшего трансформатора, чтобы снизить его до желаемого уровня напряжения. Наконец, высокочастотный сигнал переменного тока выпрямляется до выходного напряжения постоянного тока.Линейный источник питания вначале снижает напряжение до желаемого значения с помощью трансформатора большего размера. После этого переменный ток выпрямляется и фильтруется, чтобы получить выходное постоянное напряжение.
Регулировка напряжения
Регулировка напряжения осуществляется путем управления частотой переключения. Выходное напряжение контролируется цепью обратной связи, а изменение напряжения используется для регулирования частоты.Выпрямленное и отфильтрованное постоянное напряжение подвергается воздействию выходного сопротивления делителя напряжения для создания выходного напряжения. Это сопротивление регулируется цепью обратной связи, которая отслеживает изменение выходного напряжения.
Эффективность
Тепловыделение в SMPS сравнительно невелико, поскольку переключающий транзистор работает в областях отключения и истощения. Небольшой размер выходного трансформатора также снижает потери тепла. Следовательно, КПД выше (85-90%).Избыточная мощность рассеивается в виде тепла, чтобы напряжение в линейном источнике питания оставалось постоянным. Более того, входной трансформатор намного больше; таким образом, потери в трансформаторе выше. Следовательно, эффективность линейного источника питания составляет всего 60%.
Построить
Размер трансформатора ИИП не обязательно должен быть большим, поскольку он работает на высоких частотах. Следовательно, вес трансформатора тоже будет меньше. В результате размер, а также вес ИИП намного меньше линейного источника питания.Линейные источники питания намного крупнее, поскольку входной трансформатор должен быть большим из-за низкой частоты, на которой он работает. Поскольку в регуляторе напряжения выделяется больше тепла, следует также использовать радиаторы.
Шум и искажения напряжения
SMPS генерирует высокочастотный шум из-за переключения. Это переходит в выходное напряжение, а иногда и во входную сеть. Гармонические искажения в электросети также возможны в ИИП.Линейные источники питания не создают шумов в выходном напряжении.Гармонические искажения намного меньше, чем у SMPS.
Приложения
SMPS можно использовать как портативные устройства из-за небольшого размера. Но поскольку он генерирует высокочастотный шум, SMPS не могут использоваться для чувствительных к шуму приложений, таких как RF и аудио приложения.Линейные блоки питания намного больше и не могут использоваться для портативных устройств. Поскольку они не создают шума, а выходное напряжение также чистое, они используются для большинства электрических и электронных испытаний в лабораториях.

Резюме — SMPS против линейного источника питания

Источники питания SMPS и линейные блоки питания — это два типа используемых блоков питания постоянного тока. Ключевым отличием SMPS от линейного источника питания является топология, используемая для регулирования напряжения и понижения напряжения. В то время как линейный источник питания преобразует переменный ток в низкое напряжение вначале, SMPS сначала выпрямляет и фильтрует сетевой переменный ток, а затем переключается на высокочастотный переменный ток перед понижением. Поскольку вес и размер трансформатора увеличиваются с уменьшением рабочей частоты, входной трансформатор линейных источников питания намного тяжелее и больше, чем в SMPS. Кроме того, поскольку регулирование напряжения осуществляется за счет отвода тепла через сопротивления, линейные источники питания должны иметь радиаторы, которые делают их еще тяжелее. Регулятор SMPS регулирует частоту коммутации для управления выходным напряжением. Следовательно, ИИП меньше по размеру и легче по весу. Поскольку тепловыделение в SMPS ниже, их эффективность также выше.

Скачать PDF-версию SMPS vs Linear Power Supply

Вы можете скачать PDF-версию этой статьи и использовать ее в автономных целях в соответствии с примечаниями к цитированию. Пожалуйста, скачайте PDF-версию здесь. Разница между SMPS и линейным источником питания.

Ссылка:

1. «Линейные источники питания и регуляторы». Ремонт электроники и новости техники. N.p., n.d. Интернет. Доступна здесь. 14 июня 2017.
2. «Импульсный источник питания». Википедия. Фонд Викимедиа, 17 мая 2017 г. Web. Доступна здесь. 14 июня 2017.

Изображение предоставлено:

1. «Источник питания с линейным регулятором напряжения» от CLI — собственная работа, общественное достояние) через Commons Wikimedia
2. «Блок-схема SMPS» от IE в английской Википедии — перенесено из en.wikipedia в Commons Dcirovic., Public Domain) через Commons Wikimedia.

Импульсный стабилизатор напряжения — ВикипедияРусский Wiki 2022

И́мпульсный стабилиза́тор напряже́ния (ключево́й стабилизатор напряжения, используются также названия импульсный преобразователь, импульсный источник питания) — стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент (ключ) работает в импульсном режиме[1], то есть регулирующий элемент периодически открывается и закрывается.

Энергия первичного источника питания передаётся через регулирующий элемент определёнными порциями, заданными контуром регулирования так, чтобы стабильным было среднее значение выходного напряжения. Сглаживание пульсаций выходного напряжения происходит благодаря наличию элемента (или сочетания элементов), способного накапливать электрическую энергию и отдавать её в нагрузку.

Импульсный стабилизатор напряжения по сравнению с линейным стабилизатором имеет меньшие потери энергии на нагрев регулирующего элемента, что повышает КПД стабилизатора и позволяет применять регулирующий элемент меньшей мощности, а радиатор меньших размеров и массы.

Сравнение с линейным стабилизатором

Преимущества:

  • высокий КПД, особенно при работе в большом диапазоне входных напряжений[2];
  • малые габариты и масса (высокая удельная мощность)[2];
  • принципиальная возможность гальванической развязки входных и выходных цепей, при работе от промышленной сети переменного тока не требуется использование имеющего большие габариты и вес трансформатора, рассчитанного на частоту 50/60 Гц[2].

Недостатки:

  • импульсные помехи во входных и выходных цепях[2] — как дифференциальные (противофазные), так и помехи общего вида (синфазные помехи)[3][4];
  • более высокая нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения или тока нагрузки[2];
  • более длительные переходные процессы (большее время восстановления выходного напряжения после скачкообразного изменения входного напряжения или тока нагрузки)[2];
  • входное отрицательное дифференциальное сопротивление — входной ток увеличивается при уменьшении входного напряжения; если импеданс первичного источника напряжения (включая входные вспомогательные цепи самого импульсного преобразователя) выше отрицательного импеданса импульсного преобразователя, то возникают автоколебания с нарушением работоспособности и возможным повреждением стабилизатора[4][5][6].

Функциональные схемы по типу цепи управления

Импульсный стабилизатор напряжения представляет собой систему автоматического регулирования. Задающим параметром для контура регулирования служит опорное напряжение, которое сравнивается с выходным напряжением стабилизатора. В зависимости от сигнала рассогласования устройство управления изменяет соотношение длительностей открытого и закрытого состояния ключа.

В представленных ниже структурных схемах можно выделить три функциональных узла: ключ (1), накопитель энергии (2) (который иногда называют фильтром[7]) и цепь управления. При этом ключ (1) и накопитель энергии (2) вместе образуют силовую часть[8] стабилизатора напряжения[⇨], которая вместе с цепью управления образуют контур регулирования. По типу цепи управления различают три схемы.

С триггером Шмитта

Стабилизатор напряжения с триггером Шмитта называется также релейным или стабилизатором с двухпозиционным регулированием[9]. В нём выходное напряжение сравнивается с нижним и верхним порогами срабатывания триггера Шмитта (4 и 3) посредством компаратора (4), который обычно является входной частью триггера Шмитта. При замкнутом ключе (1) входное напряжение поступает на накопитель энергии (2), выходное напряжение нарастает, и после достижения верхнего порога срабатывания Umax триггер Шмитта переключается в состояние, размыкающее ключ (1). Накопленная энергия расходуется в нагрузке, при этом напряжение на выходе стабилизатора спадает, и после достижения нижнего порога срабатывания Umin триггер Шмитта переключается в состояние, замыкающее ключ. Далее описанный процесс периодически повторяется. В результате на выходе образуется пульсирующее напряжение, размах пульсаций которого зависит от разности порогов срабатывания триггера Шмитта.

Такой стабилизатор характеризуются сравнительно большой, принципиально неустранимой пульсацией напряжения на нагрузке и переменной частотой преобразования, зависящей как от входного напряжения, так и от тока нагрузки[10].

С широтно-импульсной модуляцией

  Структурная схема стабилизатора напряжения с ШИМ

Как и в предыдущей схеме, в процессе работы накопитель энергии (2) или подключён к входному напряжению, или передаёт накопленную энергию в нагрузку. В результате на выходе имеется некоторое среднее значение напряжения, которое зависит от входного напряжения и скважности[11] импульсов управления ключом (1). Вычитатель-усилитель на операционном усилителе (4) сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением (6) и усиливает разность, которая поступает на модулятор (3). Если выходное напряжение меньше опорного, то модулятор увеличивает отношение времени открытого состояния ключа к периоду тактового генератора (5). При изменении входного напряжения или тока нагрузки скважность импульсов управления ключом изменяется таким образом, чтобы обеспечить минимальную разность между выходным и опорным напряжением.

В таком стабилизаторе частота преобразования не зависит от входного напряжения и тока нагрузки и определяется частотой тактового генератора[10].

С частотно-импульсной модуляцией

При этом способе управления импульс, открывающий ключ, имеет постоянную длительность, а частота следования импульсов зависит от сигнала рассогласования между опорным и выходным напряжениями. При увеличении тока нагрузки или снижении входного напряжения частота увеличивается. Управление ключом может осуществляться, например, с помощью моностабильного мультивибратора (одновибратора) с управляемой частотой запуска.

Основные схемы силовой части

Этот раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности.

Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. В противном случае раздел может быть удалён. Подробности могут быть на странице обсуждения.

По схеме силовой части импульсные стабилизаторы делят обычно на три основных типа: понижающие, повышающие и инвертирующие[8]. Такое разделение сложилось, в частности, в отечественной технической литературе[12].

Некоторые авторы, рассматривая схемы импульсных преобразователей постоянного напряжения во всём их многообразии, показывают, что число элементарных базовых схем преобразователя можно свести к двум[13] — понижающего типа и повышающего типа. Также отмечается, что другие схемы импульсного преобразователя напряжения (в том числе инвертирующего преобразователя[14]) могут быть получены каскадным соединением этих двух базовых схем[15][неавторитетный источник?][16].

В нижеприведённых схемах в качестве ключа S могут использоваться полевой транзистор, биполярный транзистор или тиристор, цепь управления ключом для простоты не показана. Отношение времени замкнутого состояния ключа к сумме длительностей замкнутого и разомкнутого состояний называют коэффициентом заполнения (или рабочим циклом — англ. duty cycle)[2].

Преобразователь с понижением напряжения

  Преобразователь с понижением напряжения

Названия в англоязычной литературе — buck converter (step-down converter). Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через диод D, при этом величина тока уменьшается. При достаточной индуктивности ток дросселя не успевает уменьшиться до нуля к началу следующего цикла (режим неразрывных токов) и имеет пульсирующий характер. Поэтому даже при отсутствии конденсатора C напряжение на нагрузке R будет иметь такой же характер с пульсациями, размах которых тем меньше, чем больше индуктивность дросселя. Однако, на практике увеличение индуктивности связано с увеличением габаритов, массы и стоимости дросселя и потерь мощности в нём, поэтому использование конденсатора для уменьшения пульсаций более эффективно. Сочетание элементов L и C в этой схеме часто называют фильтром[10][17].

Преобразователь с повышением напряжения

  Преобразователь с повышением напряжения

Названия в англоязычной литературе — boost converter (step-up converter). Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт линейно нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через диод D и конденсатор C (заряжая его). К началу следующего цикла практически линейно спадающий ток через конденсатор может уменьшиться до нуля, однако приложенное к нагрузке R напряжение конденсатора почти постоянно — амплитуда пульсаций тем меньше, чем больше ёмкость конденсатора. В отличие от предыдущей схемы, здесь дроссель не является элементом фильтра. Напряжение на нагрузке всегда больше напряжения источника[10][18].

Инвертирующий преобразователь

  Инвертирующий преобразователь

Название в англоязычной литературе — buck-boost converter (то есть «понижающе-повышающий преобразователь»). Основное отличие от предыдущей схемы состоит в том, что цепь D, R, C подключена параллельно дросселю, а не параллельно ключу. Принцип работы схемы похожий. Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт линейно нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через конденсатор C (заряжая его) и диод D. К началу следующего цикла практически линейно спадающий ток через конденсатор может уменьшиться до нуля, однако приложенное к нагрузке R напряжение конденсатора почти постоянно — амплитуда пульсаций тем меньше, чем больше ёмкость конденсатора (дроссель не является элементом фильтра). Напряжение на нагрузке может быть как больше, так и меньше напряжения источника[10][19].

Влияние диода на КПД

Прямое падение напряжения для обычных кремниевых диодов составляет около 0,7 В, для диодов Шоттки — около 0,4 В. Мощность, рассеиваемая в диоде при больших токах, существенно снижает КПД, особенно в стабилизаторах с низким выходным напряжением. Поэтому в таких стабилизаторах диод часто заменяют дополнительным полупроводниковым ключом с низким падением напряжения в открытом состоянии, например, силовым полевым транзистором.

Во всех трёх описанных схемах диод D может быть заменён на дополнительный ключ[20], замыкаемый и размыкаемый в противофазе к основному ключу.

Гальваническая развязка

Если требуется гальваническая развязка входных и выходных цепей импульсного стабилизатора — например, по требованиям электробезопасности при использовании промышленной сети переменного тока в качестве первичного источника питания — можно применить разделительный трансформатор в рассмотренных выше основных схемах. Использование высокочастотного трансформатора в схеме преобразователя с понижением напряжения приводит к схеме однотактного или двухтактного прямоходового преобразователя (англ. forward converter). Замена дросселя в схеме инвертирующего преобразователя на дроссель с двумя или более обмотками приводит[21] к схеме обратноходового преобразователя (англ. flyback converter).

Некоторые особенности импульсных преобразователей с гальванической развязкой входа от выхода:

  • Благодаря высокой рабочей частоте преобразования (от 20 кГц до 1 МГц[2]) габаритные размеры развязывающего трансформатора или многообмоточного дросселя значительно меньше, чем трансформатора для частоты 50 Гц.
  • В цепи управления применяется либо оптрон, либо отдельная обмотка в трансформаторе (или дросселе), либо специальный трансформатор.

Особенности использования

  Импульсный блок питания компьютера (ATX) со снятой крышкой
A — входной выпрямительный мост и фильтр помех.
B — конденсаторы входного фильтра, правее — радиатор высоковольтных транзисторов.
C — трансформатор, правее — радиатор низковольтных диодов.
D — выходной дроссель.
E — конденсаторы выходного фильтра.
Ниже E — дроссель и конденсатор входного фильтра на сетевом разъёме.

Фильтрация импульсных помех

Импульсный стабилизатор напряжения является источником высокочастотных помех в связи с тем, что содержит ключи, коммутирующие ток[22]. Поэтому в моменты коммутации возникают довольно значительные броски напряжения и тока, порождающие помехи как на входе, так и на выходе стабилизатора, причём помехи и противофазные, и синфазные[3]. Фильтры для подавления помех устанавливаются как на входе, так и на выходе стабилизатора.

Для снижения помех можно производить коммутацию ключа в моменты, когда через ключ нет тока при размыкании, или на ключе нулевое напряжение при замыкании. Этот приём используют в так называемых резонансных преобразователях, которые также имеют свои недостатки[23][24].

Входное сопротивление

Импульсный стабилизатор напряжения под нагрузкой имеет входное отрицательное дифференциальное сопротивление — при повышении входного напряжения входной ток уменьшается, и наоборот. Это следует учитывать для сохранения устойчивости работы импульсного стабилизатора напряжения от источника с повышенным внутренним сопротивлением[4][6].

Использование в сетях переменного тока

Рассмотренные выше импульсные стабилизаторы (преобразователи) напряжения преобразуют постоянный ток на входе в постоянный ток на выходе. Для питания устройств от электрической сети переменного тока на входе устанавливается выпрямитель и сглаживающий фильтр.

Это предполагает наличие некоторого количества элементов, установленных до развязывающего трансформатора, а значит, гальванически связанных с входными цепями. Такие элементы обычно выделяются на платах либо штриховкой, либо чертой на слое сеткографической маркировки, или даже особой окраской, которая предупреждает человека о потенциальной опасности прикосновения к ним. Импульсные блоки питания в составе других приборов (телевизоров, компьютеров) закрываются защитными крышками, снабжёнными предупреждающими надписями. Если при ремонте импульсного блока питания необходимо включить его со снятой крышкой, рекомендуется включать его через развязывающий трансформатор или УЗО.

Часто помехоподавляющие фильтры на входе импульсных блоков питания соединяются с корпусом прибора. Это делается в том случае, если предполагается подключение защитного заземления корпуса. Если защитным заземлением пренебрегли, то на корпусе прибора образуется потенциал относительно земли, равный половине сетевого напряжения. Конденсаторы фильтров, как правило, имеют небольшую ёмкость, поэтому прикосновение к корпусу такого прибора неопасно для человека, но одновременное прикосновение чувствительными частями тела к заземленным приборам и к незаземленному корпусу ощутимо (говорят, что прибор «кусается»). Кроме того потенциал на корпусе может быть опасен для самого прибора.

См. также

Примечания

  1. ↑ ГОСТ Р 52907-2008 (неопр.). docs.cntd.ru. Дата обращения: 2 февраля 2018.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Интегральные микросхемы: Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. — М. : Додэка, 1997. — С. 15—16. — 224 с. — ISBN 587835-0010-6
  3. 1 2 Электромагнитная совместимость в электроэнергетике (рус.) (недоступная ссылка). lib.rosenergoservis.ru. Дата обращения: 19 августа 2017. Архивировано 19 августа 2017 года.
  4. 1 2 3 Жданкин В. Подавление электромагнитных помех во входных цепях преобразователей постоянного напряжения
  5. ↑ Севернс и Блум, 1988, с. 218.
  6. 1 2 Sokal, Nathan O. System oscillations from negative input resistance at power input port of switching-mode regulator, amplifier, DC/DC converter, or DC/DC inverter (англ.) : journal. — 1973. — P. 138—140. — doi:10.1109/PESC.1973.7065180. (англ.)
  7. Титце У. Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Мир, 1982. — С. 271.
  8. 1 2 Импульсные стабилизаторы (неопр.). Studopedia.org. Дата обращения: 6 января 2018.
  9. Китаев В. В. Электропитание устройств связи. — : Связь, 1975. — С. 196—207. — 328 с. — 24 000 экз.
  10. 1 2 3 4 5 8.4. Импульсные стабилизаторы (неопр.). riostat.ru. Дата обращения: 16 августа 2017.
  11. ↑ В расчётах стабилизатора обычно используется величина, обратная скважности — коэффициент заполнения.
  12. ↑ Семенов, 2006.
  13. ↑ Севернс и Блум, 1988, с. 9—14.
  14. ↑ Хотя тут же (С. 139) Севернс и Блум отмечают, что многими специалистами схема инвертирующего преобразователя рассматривается как третья элементарная преобразовательная ячейка.
  15. ↑ Севернс и Блум, 1988, с. 138—139.
  16. Поликарпов А. Г., Сергиенко Е. Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА. — М.: Радио и связь, 1989. — С. 6—7. — 160 с. — ISBN 5-256-00213-9
  17. ↑ issh.ru — Источники питания — Раздел 16 Импульсные источники питания — Основные импульсные схемы — Понижающий преобразователь — Стр. 128
  18. ↑ issh.ru — Источники питания — Раздел 16 Импульсные источники питания — Основные импульсные схемы — Повышающий преобразователь — Стр. 129
  19. ↑ issh.ru — Источники питания — Раздел 16 Импульсные источники питания — Основные импульсные схемы — Инвертирующий повышающий преобразователь — Стр. 130
  20. ↑ Как, например, в микросхеме TPS54616
  21. ↑ The Flyback Converter Архивная копия от 30 августа 2017 на Wayback Machine — Lecture notes — ECEN4517 — Department of Electrical and Computer Engineering — University of Colorado, Boulder.
  22. ↑ issh.ru — Источники питания — Раздел 16 Импульсные источники питания — Первичный источник питания — Подавление радиопомех — Стр. 147
  23. ↑ Источники питания — Раздел 16. Импульсные источники питания — Схемы управления — Резонансные контроллеры, стр. 145 //issh.ru
  24. ↑ Авторская страница Б. Ю. Семенова

Литература

Ссылки

Блоки питания, маленькие и очень маленькие

Блоки питания бывают не только на большую мощность, а и совсем маленькие, но от этого не менее полезные.

Сегодня у меня на ‘операционном столе’ четыре представителя этого класса блоков питания, но испытания у них будут такие же как всегда.

Иногда возникает ситуация, когда необходим совсем маломощный блок питания. Например питания совсем маломощного устройства, датчика, ардуино подобного устройства или тому подобного.

Можно конечно поставить большой блок питания, но тогда устройство заметно вырастает в габаритах, потому применяют малогабаритные и соответственно маломощные блоки питания.

Впрочем тесты будут стандартные, как и сам стиль обзора.

Упаковка

Все платы были упакованы в герметичные антистатические пакетики, три одноразовых, а один с защелкой.

Что странно, дата отправки стоит почти на всех одна и та же, но пришли они с разницей в полтора месяца О_о

Блоки питания действительно очень маленькие. Размеры я приведу по ходу обзора для каждой платы индивидуально, а пока общее фото в сравнении с известным спичечным коробком 🙂 Для начала самый маломощный представитель.

Сразу сделаю общий комментарий. В магазине была предоставлена не вся информация, указанная ниже найдена на других сайтах, но вполне реальна.

Заявлены следующие характеристики:

Входное напряжение — 110 ~ 370V DC, 85 ~ 264V AC

Выходное напряжение — 12V

Выходной ток — 83mA

Мощность нагрузки — 1W

КПД — 80%

Точность поддержания выходного напряжения +/-10%

Уровень пульсаций — не более 100мВ

Защита от КЗ и перегрузки выхода с автовосстановлением.

Размеры платы — 26 х 24 х 12мм без выводов, с выводами 26 х 33 х 12мм

расстояние между выводами 220В — 5мм, 12В — 2.5мм, но между входом и выходом расстояние не кратно 2.5мм и составляет 14.3мм

На плате отсутствует предохранитель и входной и выходной фильтры, конструкция предельно простая.

Входной конденсатор 2.2 мкФ (реально 1.9), выходной — 220мкФ (реально 183). Емкость достаточна для нормальной работы.

ШИМ контроллер OB2535, максимальная мощность 5 Ватт.

Практически все резисторы установлены точные, качество пайки нормальное, замечаний внешне не возникло, параллельно выходному конденсатору установлен керамический. Схема данного блока питания.

Как я выше писал, это самый простой блок питания из четырех, он не имеет большинства узлов, свойственных большим БП, сделано это в угоду уменьшения размеров.

В данном блоке питания нет привычной цепи обратной связи с оптроном, на таких маленьких мощностях это вполне оправдано. Но на самом деле измерение выходного напряжения есть, хоть и косвенное. Измерение происходит на обмотке питания микросхемы.

Микросхема может работать в двух режимах — стабилизатора напряжения и стабилизатора тока.

Под вторым номером идет немного более мощный блок питания.

Если первый был на одно из самых распространенных напряжений, то этот имеет на выходе гораздо более редкое напряжение в 24 Вольта. Хотя судя по маркировке, есть версия и на 12 Вольт.

Заявленные характеристики:

Входное напряжение — 110 ~ 370V DC, 85 ~ 264V AC

Выходное напряжение — 24V (существует версия 12 В 400мА и 3.3В 500мА)

Выходной ток — 200mA

Мощность нагрузки — 4,8W

КПД — 85%

Уровень пульсаций — не более 100мВ

Размеры платы — 41 х 15 х 17мм

Что интересно, трансформатор на этой плате стоит меньше по габаритам чем на предыдущей, но мощность заявлена заметно больше.

ШИМ контроллер со встроенным высоковольтным транзистором, наименование — THX208, заявленная в даташите мощность 4 Ватта при входном диапазоне 85 ~ 264V. Негусто, так как заявленная мощность БП — 4.8 Ватта.

Входной фильтр и предохранитель отсутствуют, вместо предохранителя стоит перемычка размера 0805. Выходной фильтр также не наблюдается.

Входной конденсатор 4.7мкФ (реально 4.2), выходной 220мкФ (реально 242). Входной совсем впритык, выходной соответствует выходному току.

Все резисторы применены точные, по крайней мере имеют соответствующую маркировку. Это радует, так как применение обычных резисторов обычно чревато уходом выходного напряжения по мере прогрева платы. В данном варианте уже присутствует обратная связь с применением оптрона и нормальная цепь измерения выходного напряжения с применением стабилитрона TL431. Третий товарищ смог меня удивить уже на этапе внешнего осмотра, но об этом чуть позже.

Этот БП имеет довольно распространенное напряжение в 5 Вольт. в принципе я 5 Вольт БП и выбирал для обзора именно потому, что они могут быть довольно востребованными, так как сейчас это напряжение используется во многих местах.

Заявленные характеристики.

Входное напряжение — AC 85V — 265V

Выходное напряжение — 5V

Выходной ток — 1000mA

Мощность нагрузки — 5W

КПД — 85%

Точность поддержания выходного напряжения +/-0.1V

Уровень пульсаций — не более 150мВ

Размеры платы — 52 х 24 х 18мм

У этого блока питания отсутствует предохранитель (вместо него перемычка 0 Ом), но уже есть входной и выходной фильтр и резистор ограничивающий пусковой ток.

В блоке питания применен ШИМ контроллер AP8012, который имеет встроенный высоковольтный транзистор. мощность данного ШИМ контроллера составляет 5 Ватт (для данного размера микросхемы и диапазона входного напряжения). Также впритык, но тесты покажут кто есть кто.

На этой плате уже присутствует помехоподавляющий конденсатор, причем Y1 класса, как и положено.

БП пришел с небольшим повреждением, на дросселе отломился кусочек пластмассы, так как он был в пакете, то скорее всего ‘постаралась’ почта.

Но удивило меня другое. Я обозревал кучу разных блоков питания, но варистор по входу вижу в них впервые (может во второй раз, не уверен), да еще в таком мелком БП. В мощных и более дорогих БП нет, а здесь поставили, предохранитель бы ему еще 🙁

Входной конденсатор емкостью 4.7мкФ (реально 4.2), выходные 2шт 1000мкФ 10В (реально 2х 1095). Присутствует выходной помехоподавляющий дроссель.

Печатная плата. Как и в прошлых блоках питания, здесь производитель также применил точные резисторы, радует 🙂

Пайка в целом нормальная, плата чистая.

В схеме нет ничего нового, классика как она есть, фильтр, ШИМ контролер, TL431 на выходе. Ну и четвертый БП.

Этот блок питания немного выбивается из общей картины, так как имеет мощность и габариты заметно больше чем у предыдущих, но меня неоднократно спрашивали про БП с такими характеристиками, поэтому я решил добавить к обзору и его.

Для начала характеристики:

Входное напряжение — AC 85V — 265V

Выходное напряжение — 5V

Выходной ток — 2000mA (кратковременный 2500мА)

Мощность нагрузки — 10W (макс 11 Ватт)

КПД — 85%

Точность поддержания выходного напряжения +/-0,1V

Размеры платы — 60 х 31 х 20мм

Первая плата из обозреваемых, на которой присутствует полноценный предохранитель.

Также установлен входной и выходной помехоподавляющие дроссели и термистор для ограничения пускового тока.

На этой плате установлен уже более мощный диод, также присутствует помехоподавляющий конденсатор Y1 класса (маркировка на фото не попала).

Входной конденсатор емкостью 15мкФ (реально 15.2) и выходные суммарной емкостью 2000мкФ (реально 2110). Емкость соответствует требуемой.

В этом БП уже применили маломощный ШИМ контроллер с внешним полевым транзистором, это обусловлено отчасти тем, что мощность Бп все таки больше чем у предыдущих.

Как и в предыдущих БП, резисторы применены точные, но почему то в районе выходного разъема присутствуют следы пайки, хотя в целом плата чистая и аккуратная. Что интересно, в выходной цепи есть место под дополнительный резистор, включенный параллельно нижнему резистору делителя обратной связи. Устанавливая резистор на это место можно поднять выходное напряжение.

ШИМ контроллер я не опознал, но скорее всего это 63D12, ближайший аналог FAN6862

Схема очень похожа на один из блоков питания, который я обозревал ранее, почти 1 в 1, отличие только в номиналах некоторых элементов. Так, внешне осмотрели, теперь пора бы перейти и к тестам.

В этот раз я буду использовать простенькую электронную нагрузку, так как не вижу смысла в применении мощной, тем более что она довольно сильно шумит, а тесты предполагали быть долгими.

Тестировать БП я буду в том же порядке, что и описывал выше, но методика тестирования будет немного отличаться от то, что я использовал в предыдущих обзорах.

Так как БП маленькие, то методика была такая:

Проверка в режиме ХХ (а точнее при токе в 20мА), после этого 15 минут тест с нагрузкой в 50%, измерение температур, тест с нагрузкой 100%, измерение температур.

Дальше повышение нагрузки пока не наступит одно из ограничений (перегрузка, перегрев или выход БП из строя).

Все результаты потом будут сведены в одну таблицу.

Тесты

Итак первый БП, 12 Вольт 1 Ватт.

1. Ток нагрузки 20мА (для БП такой мощности тяжело назвать это режимом холостого хода).

2. Ток нагрузки 50мА, напряжение чуть поднялось, но в целом все нормально

1. Ток нагрузки 100мА, пульсации выросли до 80мВ, но в остальном изменений нет.

2. Ток нагрузки 150мА, пульсации 90мВ (заявлено макс 100), напряжение неизменно.

1. Ток нагрузки 200мА, пульсации 100мВ, напряжение 12.1.

2. Ток нагрузки 250мА, пульсации 100мВ, напряжение 12.1

Если честно, то этот БП меня не просто удивил. при такой простоте схемотехники и таких выходных параметрах он меня поразил.

БП сдался только при токе более 250мА, это в 3 раза больше заявленного тока, при этом БП был холодным и пульсации не превышали заявленные.

При превышении тока в 250мА напряжение на выходе падает резко, срабатывает защита от перегрузки, при уменьшении тока напряжение восстанавливается.

Второй БП, 24 Вольт 200мА, 4.8 Ватта

1. Ток нагрузки 20мА. напряжение немного занижено и составило 23.6 Вольта

2. Ток нагрузки 100мА, пульсации 70мВ. напряжение неизменно

1. Ток нагрузки 200мА, это 100% мощности, пульсации 80-90мВ, но вполне в пределах допустимого, особенно с учетом того, что фильтра по выходу БП нет.

2. Ток нагрузки 260мА. это предельный ток для этого БП.

Выше я написал что предельный ток 260мА. Если повышать ток нагрузки, то этот БП не уходит в защиту с отключением выхода, а просто начинает снижать выходное напряжение. 260мА это порог когда напряжение на выходе неизменно. Третий БП. 5 Вольт, 1 Ампер, 5 Ватт.

Этот БП имеет на выходе помехоподавляющий дроссель, что должно положительно сказаться на уровне пульсаций.

1. Ток нагрузки 20мА, напряжение 4.98 Вольта, пульсации минимальны.

2. Ток нагрузки 500мА, напряжение немного снизилось. Часть напряжения упала на проводах (в этот раз я измерял уже после проводов), в таблице напряжение будет скорректировано с учетом этой погрешности измерения.

1. Ток нагрузки 1 Ампер, 100% мощности, все параметры в норме.

2. Ток нагрузки 1.5 Ампера. Выходное напряжение опустилось чуть ниже заявленного значения, но БП работает с полуторакратной перегрузкой, так что все нормально.

Пульсации немного выросли, но в данном случае начала сказываться низкая емкость входного электролита. Это видно по осциллограмме, пульсации не ВЧ, а НЧ. Если немного увеличить емкость входного конденсатора, то даже при таком токе будет нормально.

Четвертый БП, 5 Вольт, 2 Ампера, 10 Ватт.

1. Ток нагрузки 20мА (вот для этого БП это точно режим холостого хода).

2. Ток нагрузки 1 Ампер, напряжение предсказуемо ‘просело’, В этом БП почему то поставили слишком маленький выходной дроссель, поэтому пульсации по выходу имеют вполне заметный уровень, в отличии от предыдущего ‘подопытного’, но пока не превышают 100мВ.

1. Ток нагрузки 2 Ампера, 100% мощности. Интересно, но уровень пульсаций уменьшился.

2. Ток нагрузки 2.5 Ампера, выходное напряжение и уровень пульсаций в пределах нормы.

Но к этому БП есть небольшой замечание, в работе он издает небольшой ‘писк’ в диапазоне токов от 100мА до 250мА.

Тесты закончены. Теперь табличка с результатами тестирования, но для начала список причин прекращения теста соответственно номеру БП

1. БП ушел в защиту при токе 250мА с отключением выхода.

2. БП снизил выходное напряжение ниже предела допуска

3. Тест прекращен из-за высокой температуры ШИМ контроллера.

4. Тест прекращен из-за высокой температуры выходного диода.

Теперь можно делать какие то выводы.

Первый БП.

Конструкция совсем простая, отсутствует предохранитель и фильтры, но БП который имеет трехкратную перегрузочную и такую высокую стабильность выходного напряжения уже достоин уважения. Предохранитель можно добавить, хотя с тем что БП явно разрабатывался для работы в составе какого нибудь устройства, то чаще он уже присутствует на основной плате.

Второй БП,

БП вписался в заявленные параметры, но не имеет запаса по мощности, при нагрузке в 1.3 раза больше заявленной БП уходит в защиту, хотя запас по нагреву есть и большой. Также плохо что нет предохранителя 🙁

Третий БП.

В штатном режиме работает отлично, уровень пульсаций самый низкий из протестированных БП, но не рекомендую использовать при токе более 1 Ампера (собственно больше никто и не обещал). из минусов — отсутствие предохранителя и хуже стабилизация выходного напряжения.

Четвертый БП.

Неплохая стабильность выходного напряжения, пульсации есть, но в пределах допустимого. Есть выходной и выходной фильтр, но выходной дроссель слабоват для БП такой мощности. Если в плане нагрева дроссель работает нормально, то из-за небольшой индуктивности Бп имеет заметный уровень пульсаций на выходе.

Общее по всем БП.

Все БП прошли тесты, одни лучше, другие хуже, но заявленным характеристикам соответствуют.

Удивили характеристики самого первого БП, при заявленной мощности в 1 Ватт выдать без проблем 3 Ватта. Этот БП точно в Китае делали?

Также удивило наличие правильных помехоподавляющих конденсаторов в 5 Вольт БП и наличие варистора в БП 5 Вольт 1 Ампер, их и на более мощные БП то не ставят, а здесь…

На этом вроде все, как всегда жду вопросов, уточнений и дополнений в комментариях, надеюсь что обзор были полезен.

Также попутно задам вопрос аудитории — обзоры каких блоков питания вам были бы интересны, напряжение, мощность, формфактор.

По возможности постараюсь заказать такие БП и сделать их обзоры.

Импульсный стабилизатор напряжения

И́мпульсный стабилиза́тор напряже́ния (ключево́й стабилизатор напряжения, используются также названия импульсный преобразователь, импульсный источник питания) — стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент (ключ) работает в импульсном режиме, то есть регулирующий элемент периодически открывается и закрывается.

Энергия первичного источника питания передаётся через регулирующий элемент определёнными порциями, заданными контуром регулирования так, чтобы стабильным было среднее значение выходного напряжения. Сглаживание пульсаций выходного напряжения происходит благодаря наличию элемента (или сочетания элементов), способного накапливать электрическую энергию и отдавать её в нагрузку.

Импульсный стабилизатор напряжения по сравнению с линейным стабилизатором имеет меньшие потери энергии на нагрев регулирующего элемента, что повышает КПД стабилизатора и позволяет применять регулирующий элемент меньшей мощности, а радиатор меньших размеров и массы.

Содержание

Преимущества:

  • высокий КПД, особенно при работе в большом диапазоне входных напряжений;
  • малые габариты и масса (высокая удельная мощность);
  • принципиальная возможность гальванической развязки входных и выходных цепей, при работе от промышленной сети переменного тока не требуется использование имеющего большие габариты и вес трансформатора, рассчитанного на частоту 50/60 Гц.

Недостатки:

  • импульсные помехи во входных и выходных цепях — как дифференциальные (противофазные), так и помехи общего вида (синфазные помехи);
  • более высокая нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения или тока нагрузки;
  • более длительные переходные процессы (большее время восстановления выходного напряжения после скачкообразного изменения входного напряжения или тока нагрузки);
  • входное отрицательное дифференциальное сопротивление — входной ток увеличивается при уменьшении входного напряжения; если импеданс первичного источника напряжения (включая входные вспомогательные цепи самого импульсного преобразователя) выше отрицательного импеданса импульсного преобразователя, то возникают автоколебания с нарушением работоспособности и возможным повреждением стабилизатора.

Импульсный стабилизатор напряжения представляет собой систему автоматического регулирования. Задающим параметром для контура регулирования служит опорное напряжение, которое сравнивается с выходным напряжением стабилизатора. В зависимости от сигнала рассогласования устройство управления изменяет соотношение длительностей открытого и закрытого состояния ключа.

В представленных ниже структурных схемах можно выделить три функциональных узла: ключ (1), накопитель энергии (2) (который иногда называют фильтром) и цепь управления. При этом ключ (1) и накопитель энергии (2) вместе образуют силовую часть стабилизатора напряжения[⇨], которая вместе с цепью управления образуют контур регулирования. По типу цепи управления различают три схемы.

С триггером Шмитта

Стабилизатор напряжения с триггером Шмитта называется также релейным или стабилизатором с двухпозиционным регулированием. В нём выходное напряжение сравнивается с нижним и верхним порогами срабатывания триггера Шмитта (4 и 3) посредством компаратора (4), который обычно является входной частью триггера Шмитта. При замкнутом ключе (1) входное напряжение поступает на накопитель энергии (2), выходное напряжение нарастает, и после достижения верхнего порога срабатывания Umax триггер Шмитта переключается в состояние, размыкающее ключ (1). Накопленная энергия расходуется в нагрузке, при этом напряжение на выходе стабилизатора спадает, и после достижения нижнего порога срабатывания Umin триггер Шмитта переключается в состояние, замыкающее ключ. Далее описанный процесс периодически повторяется. В результате на выходе образуется пульсирующее напряжение, размах пульсаций которого зависит от разности порогов срабатывания триггера Шмитта.

Такой стабилизатор характеризуются сравнительно большой, принципиально неустранимой пульсацией напряжения на нагрузке и переменной частотой преобразования, зависящей как от входного напряжения, так и от тока нагрузки.

С широтно-импульсной модуляцией

Структурная схема стабилизатора напряжения с ШИМ

Как и в предыдущей схеме, в процессе работы накопитель энергии (2) или подключён к входному напряжению, или передаёт накопленную энергию в нагрузку. В результате на выходе имеется некоторое среднее значение напряжения, которое зависит от входного напряжения и скважности импульсов управления ключом (1). Вычитатель-усилитель на операционном усилителе (4) сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением (6) и усиливает разность, которая поступает на модулятор (3). Если выходное напряжение меньше опорного, то модулятор увеличивает отношение времени открытого состояния ключа к периоду тактового генератора (5). При изменении входного напряжения или тока нагрузки скважность импульсов управления ключом изменяется таким образом, чтобы обеспечить минимальную разность между выходным и опорным напряжением.

В таком стабилизаторе частота преобразования не зависит от входного напряжения и тока нагрузки и определяется частотой тактового генератора.

С частотно-импульсной модуляцией

При этом способе управления импульс, открывающий ключ, имеет постоянную длительность, а частота следования импульсов зависит от сигнала рассогласования между опорным и выходным напряжениями. При увеличении тока нагрузки или снижении входного напряжения частота увеличивается. Управление ключом может осуществляться, например, с помощью моностабильного мультивибратора (одновибратора) с управляемой частотой запуска.

Этот раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности.

Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. В противном случае раздел может быть удалён. Подробности могут быть на странице обсуждения.

По схеме силовой части импульсные стабилизаторы делят обычно на три основных типа: понижающие, повышающие и инвертирующие. Такое разделение сложилось, в частности, в отечественной технической литературе.

Некоторые авторы, рассматривая схемы импульсных преобразователей постоянного напряжения во всём их многообразии, показывают, что число элементарных базовых схем преобразователя можно свести к двум — понижающего типа и повышающего типа. Также отмечается, что другие схемы импульсного преобразователя напряжения (в том числе инвертирующего преобразователя) могут быть получены каскадным соединением этих двух базовых схем[неавторитетный источник?].

В нижеприведённых схемах в качестве ключа S могут использоваться полевой транзистор, биполярный транзистор или тиристор, цепь управления ключом для простоты не показана. Отношение времени замкнутого состояния ключа к сумме длительностей замкнутого и разомкнутого состояний называют коэффициентом заполнения (или рабочим циклом — англ.duty cycle).

Преобразователь с понижением напряжения

Преобразователь с понижением напряжения

Названия в англоязычной литературе — buck converter (step-down converter). Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через диод D, при этом величина тока уменьшается. При достаточной индуктивности ток дросселя не успевает уменьшиться до нуля к началу следующего цикла (режим неразрывных токов) и имеет пульсирующий характер. Поэтому даже при отсутствии конденсатора C напряжение на нагрузке R будет иметь такой же характер с пульсациями, размах которых тем меньше, чем больше индуктивность дросселя. Однако, на практике увеличение индуктивности связано с увеличением габаритов, массы и стоимости дросселя и потерь мощности в нём, поэтому использование конденсатора для уменьшения пульсаций более эффективно. Сочетание элементов L и C в этой схеме часто называют фильтром.

Преобразователь с повышением напряжения

Преобразователь с повышением напряжения

Названия в англоязычной литературе — boost converter (step-up converter). Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт линейно нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через диод D и конденсатор C (заряжая его). К началу следующего цикла практически линейно спадающий ток через конденсатор может уменьшиться до нуля, однако приложенное к нагрузке R напряжение конденсатора почти постоянно — амплитуда пульсаций тем меньше, чем больше ёмкость конденсатора. В отличие от предыдущей схемы, здесь дроссель не является элементом фильтра. Напряжение на нагрузке всегда больше напряжения источника.

Инвертирующий преобразователь

Инвертирующий преобразователь

Название в англоязычной литературе — buck-boost converter (то есть «понижающе-повышающий преобразователь»). Основное отличие от предыдущей схемы состоит в том, что цепь D, R, C подключена параллельно дросселю, а не параллельно ключу. Принцип работы схемы похожий. Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт линейно нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через конденсатор C (заряжая его) и диод D. К началу следующего цикла практически линейно спадающий ток через конденсатор может уменьшиться до нуля, однако приложенное к нагрузке R напряжение конденсатора почти постоянно — амплитуда пульсаций тем меньше, чем больше ёмкость конденсатора (дроссель не является элементом фильтра). Напряжение на нагрузке может быть как больше, так и меньше напряжения источника.

Влияние диода на КПД

Прямое падение напряжения для обычных кремниевых диодов составляет около 0,7 В, для диодов Шоттки — около 0,4 В. Мощность, рассеиваемая в диоде при больших токах, существенно снижает КПД, особенно в стабилизаторах с низким выходным напряжением. Поэтому в таких стабилизаторах диод часто заменяют дополнительным полупроводниковым ключом с низким падением напряжения в открытом состоянии, например, силовым полевым транзистором.

Во всех трёх описанных схемах диод D может быть заменён на дополнительный ключ, замыкаемый и размыкаемый в противофазе к основному ключу.

Если требуется гальваническая развязка входных и выходных цепей импульсного стабилизатора — например, по требованиям электробезопасности при использовании промышленной сети переменного тока в качестве первичного источника питания — можно применить разделительный трансформатор в рассмотренных выше основных схемах. Использование высокочастотного трансформатора в схеме преобразователя с понижением напряжения приводит к схеме однотактного или двухтактного прямоходового преобразователя (англ.forward converter). Замена дросселя в схеме инвертирующего преобразователя на дроссель с двумя или более обмотками приводит к схеме обратноходового преобразователя (англ.flyback converter).

Некоторые особенности импульсных преобразователей с гальванической развязкой входа от выхода:

  • Благодаря высокой рабочей частоте преобразования (от 20 кГц до 1 МГц) габаритные размеры развязывающего трансформатора или многообмоточного дросселя значительно меньше, чем трансформатора для частоты 50 Гц.
  • В цепи управления применяется либо оптрон, либо отдельная обмотка в трансформаторе (или дросселе), либо специальный трансформатор.
Импульсный блок питания компьютера (ATX) со снятой крышкой
A — входной выпрямительный мост и фильтр помех.
B — конденсаторы входного фильтра, правее — радиатор высоковольтных транзисторов.
C — трансформатор, правее — радиатор низковольтных диодов.
D — выходной дроссель.
E — конденсаторы выходного фильтра.
Ниже E — дроссель и конденсатор входного фильтра на сетевом разъёме.

Фильтрация импульсных помех

Импульсный стабилизатор напряжения является источником высокочастотных помех в связи с тем, что содержит ключи, коммутирующие ток. Поэтому в моменты коммутации возникают довольно значительные броски напряжения и тока, порождающие помехи как на входе, так и на выходе стабилизатора, причём помехи и противофазные, и синфазные. Фильтры для подавления помех устанавливаются как на входе, так и на выходе стабилизатора.

Для снижения помех можно производить коммутацию ключа в моменты, когда через ключ нет тока при размыкании, или на ключе нулевое напряжение при замыкании. Этот приём используют в так называемых резонансных преобразователях, которые также имеют свои недостатки.

Входное сопротивление

Импульсный стабилизатор напряжения под нагрузкой имеет входное отрицательное дифференциальное сопротивление — при повышении входного напряжения входной ток уменьшается, и наоборот. Это следует учитывать для сохранения устойчивости работы импульсного стабилизатора напряжения от источника с повышенным внутренним сопротивлением.

Использование в сетях переменного тока

Рассмотренные выше импульсные стабилизаторы (преобразователи) напряжения преобразуют постоянный ток на входе в постоянный ток на выходе. Для питания устройств от электрической сети переменного тока на входе устанавливается выпрямитель и сглаживающий фильтр.

Это предполагает наличие некоторого количества элементов, установленных до развязывающего трансформатора, а значит, гальванически связанных с входными цепями. Такие элементы обычно выделяются на платах либо штриховкой, либо чертой на слое сеткографической маркировки, или даже особой окраской, которая предупреждает человека о потенциальной опасности прикосновения к ним. Импульсные блоки питания в составе других приборов (телевизоров, компьютеров) закрываются защитными крышками, снабжёнными предупреждающими надписями. Если при ремонте импульсного блока питания необходимо включить его со снятой крышкой, рекомендуется включать его через развязывающий трансформатор или УЗО.

Часто помехоподавляющие фильтры на входе импульсных блоков питания соединяются с корпусом прибора. Это делается в том случае, если предполагается подключение защитного заземления корпуса. Если защитным заземлением пренебрегли, то на корпусе прибора образуется потенциал относительно земли, равный половине сетевого напряжения. Конденсаторы фильтров, как правило, имеют небольшую ёмкость, поэтому прикосновение к корпусу такого прибора неопасно для человека, но одновременное прикосновение чувствительными частями тела к заземленным приборам и к незаземленному корпусу ощутимо (говорят, что прибор «кусается»). Кроме того потенциал на корпусе может быть опасен для самого прибора.

  1. (неопр.). docs.cntd.ru. Дата обращения: 2 февраля 2018.
  2. Интегральные микросхемы: Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. — М. : Додэка, 1997. — С. 15—16. — 224 с. — ISBN 587835-0010-6
  3. (рус.)(недоступная ссылка). lib.rosenergoservis.ru. Дата обращения: 19 августа 2017. 19 августа 2017 года.
  4. Севернс и Блум, 1988, с. 218.
  5. Sokal, Nathan O. System oscillations from negative input resistance at power input port of switching-mode regulator, amplifier, DC/DC converter, or DC/DC inverter(англ.) : journal. — 1973. —P. 138—140. — doi:.(англ.)
  6. (неопр.). Studopedia.org. Дата обращения: 6 января 2018.
  7. Китаев В. В.и др. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — С. 196—207. — 328 с. —24 000 экз.
  8. (неопр.). riostat.ru. Дата обращения: 16 августа 2017.
  9. В расчётах стабилизатора обычно используется величина, обратная скважности — коэффициент заполнения.
  10. Семенов, 2006.
  11. Севернс и Блум, 1988, с. 9—14.
  12. Хотя тут же (С. 139) Севернс и Блум отмечают, что многими специалистами схема инвертирующего преобразователя рассматривается как третья элементарная преобразовательная ячейка.
  13. Севернс и Блум, 1988, с. 138—139.
  14. Поликарпов А. Г., Сергиенко Е. Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА. — М.: Радио и связь, 1989. — С. 6—7. — 160 с. — ISBN 5-256-00213-9
  15. Как, например, в микросхеме
  16. — Lecture notes — ECEN4517 — Department of Electrical and Computer Engineering — University of Colorado, Boulder.
  17. //issh.ru
  • Вересов Г. П. . — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. от 27 июля 2009 на Wayback Machine
  • Китаев В. Е. и др. . — М.: Связь, 1975. — 328 с. —24 000 экз. от 17 марта 2013 на Wayback Machine
  • Костиков В. Г., Парфенов Е. М., Шахнов В. А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. —3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.
  • Миронов С. Я.(неопр.) (январь 2003).
  • Семенов Б. Ю. Силовая электроника: от простого к сложному. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. — 416 с. —1500 экз. — ISBN 5-98003-223-1.
  • Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания: Пер. с англ. под ред. Л. Е. Смольникова. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 294 с. —9000 экз. — ISBN 5-283-02435-0.
  • «Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Термины и определения»

1156ЕУ1 — Универсальный импульсный стабилизатор напряжения | ElWiki

Декодеры цветовой маркировки


Опубликовано Rico в 30 Декабрь, 2009 — 15:01

Микросхема 1156ЕУ1 представляет из себя набор функциональных элементов предназначенный для построения импульсного стабилизатора повышающего, понижающего или инверсного типа. Прибор К1156ЕУ1Т выпускается в металлокерамическом корпусе типа 4112.16-3, а КР1156ЕУ1 – в пластмассовом корпусе типа 283.16-2.

  • Рассчитан для понижающих, повышающих и инвертирующих импульсных стабилизаторов
  • Регулировка выходного напряжения 1,25 — 40В
  • Выходной импульсный ток менее 1,5А
  • Входное напряжение 2,5 — 40В
  • Рабочая частота от 0,1 до 100кГц
  • Отношение времени заряда/разряда — 10:1
  • Диапазон рабочих температур от минус 60 до +125°С
Назначение выводов
Номер вывода Назначение вывода Номер вывода Назначение вывода
1 Катод диода 9 Не инвертирующий вход компаратора
2 Анод диода 10 Инвертирующий вход компаратора
3 Эмиттер выходного транзистора 11 Общий
4 Выход операционного усилителя 12 Частотозадающий конденсатор
5 Питание операционного усилителя 13 Напряжение питания
6 Не инвертирующий вход операционного усилителя 14 Ограничение по току
7 Инвертирующий вход операционного усилителя 15 Коллектор предвыходного транзистора
8 Выход опорного напряжения 16 Коллектор выходного транзистора

Блок-схема К1156ЕУ1

Электрические параметры, (Т = -60°С …+125°C)
Параметр Обозн. Вывод Min Max Режим
Остаточное напряжение, B при объединении выводов 15 и 16 UDC 16 2.0 UCC1 = 3B, Is = 1000 мA
Остаточное напряжение, B при разделении выводов 15 и 16 1.5
Опорное напряжение, B UREF 8 1.18 1.31 UCC1 = 3В..40B I0 = -1 мA
Выходное напряжение низкого уровня операционного усилителя (ОУ), B UOL 4 UCC3 + 2.0 UCC1=20B, UCC2=5B, UCC3= -5B, I0=5мA
Выходное напряжение высокого уровня ОУ, B UOH 4 UCC2-3.0 UCC1=20B, UCC2=5B, UCC3= -5B, I0=-50мA
Напряжение смещения нуля ОУ, мB UI02 6.7 -50 +50 UCC1=20B, UCC2=20B, UCC3= -20B
Напряжение смещения нуля компаратора ,мB UI02 9,10 -50 +50 UCC1=40B
Напряжение срабатывания токовой защиты, мB UP 14 200 500 UCC1=5B
Прямое напряжение диода, В UF 2 2.0 IF=1000 мA
Входной ток ОУ, мкA I11 6.7 1.5 UCC1=20B, UCC2=20B, UCC3= -20B
Входной ток компаратора, мкA I12 9.1 1.5 UCC1=40B
Ток потребления (без ОУ), мA ICC1 13 5.0 UCC1=40B
Ток потребления ОУ, мA ICC2 5 2.5 UCC1=20B, UCC2=20B, UCC3= -20B
Ток разряда время задающей емкости, мкA IDCH 12 175 400 UCC1 = 5В….40B
Ток заряда время задающей емкости, мкA ICH 12 15 35 UCC1 = 40B
Ток утечки на выходе, мкA ILO 16 20 UCC1=40B, US=40B
Ток утечки диода, мкA IL 2 20 UI=-40B (напряжение анода)
Нестабильность по напряжению, %/B K 8 0.025 UCC1=3…40B IO= -1.0 мA
Нестабильность по току, %/MA K 8 0.1 UCC1=5B, IO= -(1…10) мA
1. UCC3 — стабилизированное напряжение, приложенное к выводу 11.
2. Положительным считается ток, втекающий в схему.

Предельно-допустимые параметры К1156ЕУ1

Типовая схема понижающего стабилизатора и его рабочие характеристики
(Т= 25°С).
Характеристика Условия Типовое значение
Выходное напряжение Io= 200мA 10В
Нестабильность по входному напряжению Vi = 20 … 30В 1,5В
Нестабильность по току нагрузки Io= 5…300мА 3мВ
Максимальный выходной ток Vo=9,5В 500мА
Пульсации выходного напряжения Io= 200мA 50мВ (р-р)
КПД Io= 200мA 74%
Ток покоя Io= 200мA 2.8A
Типовая схема повышающего стабилизатора и его рабочие характеристики
(Т= 25°С)
Характеристика Условия Типовое значение
Выходное напряжение Io= 50мA 25В
Нестабильность по входному напряжению Vi = 5…15В
Нестабильность по току нагрузки Io = 5…100мА 2мВ
Максимальный выходной ток Vo=23,75В 160мА
Пульсации выходного напряжения Io= 50мA 30мВ (р-р)
КПД Io= 50мA 79%
Ток покоя Io= 50мA 2.5A
Типовая схема инвертирующего стабилизатора и его рабочие характеристики
(Т= 25°С).
Характеристика Условия Типовое значение
Выходное напряжение Io= 100мA -15В
Нестабильность по входному напряжению Vi = 8…18В
Нестабильность по току нагрузки Io = 6…150мА 3мВ
Максимальный выходной ток Vo=14,25В 160мА
Пульсации выходного напряжения Io= 100мA 20мВ (р-р)
КПД Io= 100мA 70%
Ток покоя Io= 100мA 2.3A

Вход для пользователей

RSS


Импульсный источник питания — Википедия

Импульсный источник питания , или SMPS, или импульсный регулятор, представляет собой электронную схему источника питания, которая пытается создать сглаженное постоянное напряжение на выходе из переменного входного напряжения.

Импульсные источники питания могут быть предназначены для преобразования переменного тока или постоянного тока, или того и другого. Обычно они выдают постоянный ток, хотя инвертор технически является импульсным источником питания.

Импульсные источники питания работают с использованием инвертора для преобразования входного источника постоянного тока в переменный ток, обычно с частотой около 20 кГц.Если на вход подается переменный ток, но с более низкой частотой (например, от сети 50 Гц или 60 Гц), то для повышения частоты по-прежнему используется инвертор.

Эта высокая частота означает, что выходной трансформатор инвертора будет работать более эффективно, чем если бы он работал на частоте 50 Гц или 60 Гц, из-за гистерезиса в сердечнике трансформатора, и трансформатор не должен быть таким большим или тяжелым. Этот высокочастотный выход затем подается через выпрямитель для получения выходного постоянного тока.

Регулирование достигается за счет обратной связи. Выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением, и результат используется для изменения частоты переключения или рабочего цикла генератора инвертора, что влияет на его выходное напряжение.

Импульсные блоки питания в бытовых продуктах, таких как персональные компьютеры, часто имеют универсальные входы, что означает, что они могут получать питание от большинства источников питания по всему миру с частотой от 50 Гц до 60 Гц и напряжением от 100 В до 240 В.

В отличие от большинства других бытовых приборов импульсные источники питания, как правило, представляют собой устройства с постоянной мощностью, которые потребляют больше тока по мере снижения сетевого напряжения. Кроме того, как и во многих статических выпрямителях[?], максимальное потребление энергии происходит на пиках цикла формы сигнала. Это означает, что импульсные источники питания, как правило, производят больше гармоник и имеют худший коэффициент мощности, чем другие типы приборов. Это может вызвать проблемы со стабильностью в некоторых ситуациях, таких как системы аварийного генератора.

Менее эффективным, но более простым и компактным способом получения регулируемого выходного напряжения является использование линейного регулятора.

Импульсный блок питания — Wikipedia @ WordDisk

Импульсный источник питания ( импульсный источник питания , импульсный источник питания , импульсный источник питания , SMPS или переключатель ) представляет собой электронный источник питания, который включает в себя импульсный регулятор для эффективного преобразования электроэнергии.

Тип источника питания, используемого для питания электронных устройств

Внутренний вид ИИП ATX: ниже
A: фильтрация входных электромагнитных помех и мостовой выпрямитель;
B: конденсаторы входного фильтра;
«Между» B и C: основной радиатор;
C: трансформатор;
Между C и D: радиатор вторичной стороны;
D: катушка выходного фильтра;
E: конденсаторы выходного фильтра.
Катушка и большой желтый конденсатор под буквой E являются дополнительными входными фильтрующими компонентами, которые устанавливаются непосредственно на входной разъем питания и не являются частью основной печатной платы.Блоки питания ATX обеспечивают как минимум 5 независимых выходов напряжения. Регулируемый импульсный блок питания для лабораторного использования

Как и другие блоки питания, SMPS передает питание от источника постоянного или переменного тока (часто от сети, см. Адаптер переменного тока) на нагрузки постоянного тока, таких как персональный компьютер, при преобразовании характеристик напряжения и тока. В отличие от линейного источника питания, проходной транзистор импульсного источника питания постоянно переключается между состояниями с малым рассеянием, полностью включенным и полностью закрытым и проводит очень мало времени в переходах с высоким рассеянием, что сводит к минимуму потери энергии.Гипотетический идеальный импульсный источник питания не рассеивает мощность. Регулировка напряжения достигается за счет изменения соотношения времени включения и выключения (также известного как рабочих циклов ). Напротив, линейный источник питания регулирует выходное напряжение, постоянно рассеивая мощность на проходном транзисторе. Эта более высокая эффективность преобразования энергии является важным преимуществом импульсного источника питания.

Импульсные источники питания

также могут быть значительно меньше и легче, чем линейные источники питания, поскольку трансформатор может быть намного меньше.Это связано с тем, что он работает на частоте коммутации от нескольких сотен кГц до нескольких МГц, в отличие от 50-60 Гц, характерных для частоты сети переменного тока. Несмотря на уменьшение размера, сама топология источника питания и требование подавления электромагнитных помех (ЭМП) в коммерческих конструкциях обычно приводят к гораздо большему количеству компонентов и соответствующей сложности схемы.

Импульсные регуляторы

используются в качестве замены линейных регуляторов, когда требуется более высокая эффективность, меньший размер или меньший вес.Однако они более сложны; коммутационные токи могут вызвать проблемы с электрическими шумами, если их тщательно не подавить, а простые конструкции могут иметь низкий коэффициент мощности.

Подробнее…

Источник бесперебойного питания — Википедия, свободная энциклопедия

Из Википедии, свободной энциклопедии

Небольшой отдельно стоящий ИБП. Блок на фото имеет входы и выходы разъема IEC

Электрики устанавливают большой ИБП масштаба центра обработки данных

Источник бесперебойного питания ( ИБП ), также известный как резервный аккумулятор , обеспечивает аварийное питание и, в зависимости от топологии, линейное регулирование, а также для подключенного оборудования путем подачи питания от отдельного источника, когда сеть питание недоступно.Он отличается от системы вспомогательного или аварийного питания или резервного генератора тем, что не обеспечивает мгновенной защиты от кратковременного отключения электроэнергии. Однако ИБП можно использовать для обеспечения бесперебойного питания оборудования, как правило, в течение 5–15 минут, пока не будет включен вспомогательный источник питания, восстановлено электроснабжение или безопасно отключено оборудование.

Не ограничиваясь защитой какого-либо конкретного типа оборудования, ИБП обычно используется для защиты компьютеров, центров обработки данных, телекоммуникационного оборудования или другого электрического оборудования, где неожиданное отключение питания может привести к травмам, смертельным случаям, серьезному сбою в работе или потере данных.Блоки ИБП бывают разных размеров: от блоков, которые обеспечивают резервное питание одного компьютера без монитора (около 200 ВА), до блоков, которые питают целые центры обработки данных или здания (несколько мегаватт).

[править] Распространенные проблемы с питанием

Существуют различные распространенные проблемы с питанием, для устранения которых используются ИБП. Они следующие (с типичным примером ущерба, который может быть причинен):

  1. Сбой питания — Полная потеря электропитания с возможностью серьезных переходных процессов при сбое и/или восстановлении: вызывает остановку работы электрооборудования (переходные процессы могут привести к необратимому повреждению).
  2. Падение напряжения — переходное (кратковременное) пониженное напряжение: вызывает мерцание индикаторов.
  3. Всплеск напряжения — переходное (кратковременное) перенапряжение, т. е. всплеск или пик: вызывает износ или серьезное повреждение электронного оборудования.
  4. Пониженное напряжение (отключение) — низкое напряжение в сети в течение длительного периода времени: вызывает перегрев двигателей.
  5. Перенапряжение — повышенное напряжение в течение длительного периода времени: вызывает перегорание лампочек.
  6. Шум в линии — искажения, накладываемые на форму сигнала мощности: вызывает электромагнитные помехи.
  7. Изменение частоты — отклонение от номинальной частоты (50 или 60 Гц): заставляет двигатели увеличивать или уменьшать скорость, а линейные часы и синхронизирующие устройства ускорять или терять время.
  8. Переходный процесс переключения — мгновенное понижение напряжения (отметка) в диапазоне от миллисекунд до секунд: может вызвать неустойчивое поведение некоторого оборудования, потерю памяти, ошибку данных, потерю данных и нагрузку на компоненты.
  9. Гармоническое искажение — кратность частоты сети, наложенная на форму волны мощности: вызывает чрезмерный нагрев проводки и предохранителей.

Устройства ИБП подразделяются на категории в зависимости от того, какие из вышеперечисленных проблем они решают. Производители классифицируют свою продукцию в соответствии с количеством проблем, связанных с питанием, которые они решают.

[править] Технологии

Общие категории современных систем ИБП: оперативный , линейно-интерактивный и резервный . Онлайн-ИБП использует метод «двойного преобразования», при котором входной переменный ток преобразуется в постоянный для прохождения через батарею (или группы батарей), а затем снова инвертируется в переменный ток для питания защищаемого оборудования.Линейно-интерактивный ИБП поддерживает инвертор в рабочем состоянии и перенаправляет цепь постоянного тока батареи с нормального режима зарядки на подачу тока при отключении питания. В резервной («автономной») системе нагрузка питается непосредственно от входной мощности, а схема резервного питания активируется только при сбое сетевого питания. Большинство ИБП мощностью менее 1 кВА являются линейно-интерактивными или резервными, которые обычно менее дороги.

Для больших силовых установок иногда используются динамические источники бесперебойного питания.Синхронный двигатель/генератор переменного тока подключается к сети через дроссель. Энергия хранится в маховике. При сбое сетевого питания вихретоковая стабилизация поддерживает питание нагрузки. DUPS иногда комбинируются или интегрируются с дизель-генераторной установкой [ требуется пояснение ] , образуя дизельный роторный источник бесперебойного питания или DRUPS.

В последние годы были разработаны ИБП

на топливных элементах, использующие водород и топливные элементы в качестве источника питания, что потенциально обеспечивает длительное время работы в небольшом пространстве.Топливный элемент заменяет батареи, используемые в других конструкциях ИБП.

[править] В автономном режиме / в режиме ожидания

Автономный/резервный ИБП. Типичное время защиты: 0 — 20 минут. Расширение емкости: обычно недоступно

Автономный/резервный ИБП (SPS) предлагает только самые основные функции, включая защиту от перенапряжения и резервное питание от батареи. Обычно резервный ИБП не обеспечивает возможности контроля емкости батареи или возможности самопроверки, что делает его наименее надежным типом ИБП, поскольку он может выйти из строя в любой момент без предупреждения.Они также являются наименее дорогими и продаются всего за 40 долларов США. SPS может быть хуже, чем вообще ничего не использовать, потому что он дает пользователю ложное чувство безопасности гарантированной защиты, которая может не работать, когда это необходимо больше всего.

С этим типом ИБП оборудование пользователя обычно подключается непосредственно к входящему электроснабжению с помощью тех же устройств ограничения переходных процессов напряжения, которые используются в общей вилке с защитой от перенапряжения, подключенной к линии электропередачи. Когда входящее напряжение сети падает ниже заданного уровня, SPS включает свою внутреннюю схему инвертора постоянного тока в переменный, которая питается от внутренней аккумуляторной батареи.Затем SPS механически переключает подключенное оборудование на выход инвертора постоянного тока в переменный. Время переключения указано большинством производителей как менее 4 миллисекунд, но обычно оно может достигать 25 миллисекунд в зависимости от времени, которое требуется резервному ИБП для обнаружения потери сетевого напряжения.

[править] Линейно-интерактивный

Линейно-интерактивный ИБП. Типичное время защиты: 5 — 30 минут. Расширение емкости: несколько часов

Линейно-интерактивный ИБП аналогичен резервному ИБП, но с добавлением многоотводного автотрансформатора переменного напряжения.Это особый тип электрического трансформатора, который может добавлять или вычитать питаемые катушки провода, тем самым увеличивая или уменьшая магнитное поле и выходное напряжение трансформатора.

Этот тип ИБП способен выдерживать постоянные провалы напряжения при пониженном напряжении и скачки напряжения, не потребляя при этом ограниченную резервную мощность батареи. Вместо этого он компенсирует автоматический выбор различных ответвлений мощности на автотрансформаторе. Изменение ответвления автотрансформатора может привести к кратковременному отключению выходной мощности, поэтому ИБП может на мгновение издать чириканье , поскольку он ненадолго переключается на батарею перед изменением выбранного ответвления питания.

Автотрансформаторы

могут быть спроектированы так, чтобы охватить широкий диапазон различных входных напряжений, но это также увеличивает количество ответвлений и размер, вес, сложность и стоимость ИБП. Обычно автотрансформатор охватывает диапазон от 90 до 140 В для питания 120 В, а затем переключается на батарею, если напряжение становится намного выше или ниже этого диапазона.

В условиях низкого напряжения ИБП будет потреблять больше тока, чем обычно, поэтому ему может потребоваться цепь с более высоким током, чем обычное устройство.Например, для питания устройства мощностью 1000 Вт при напряжении 120 вольт ИБП потребляет 8,32 ампера. Если происходит отключение питания и напряжение падает до 100 вольт, ИБП потребляет 10 ампер для компенсации. Это также работает в обратном направлении, так что в условиях перенапряжения ИБП потребуется меньший ток.

[править] Двойное преобразование / онлайн

Типовое время защиты:
5 — 30 минут
Расширение емкости:
Несколько часов

Онлайн-ИБП идеально подходит для сред, где необходима электрическая изоляция, или для оборудования, которое очень чувствительно к колебаниям напряжения.Хотя когда-то он был зарезервирован для очень больших установок мощностью 10 кВт и более, достижения в области технологий позволили теперь использовать его в качестве обычного потребительского устройства, обеспечивающего мощность 500 Вт или меньше. Онлайн-ИБП, как правило, дороже, но может быть необходим, когда энергосистема является «шумной», например, в промышленных условиях, для больших нагрузок оборудования, таких как центры обработки данных, или когда необходима работа от резервного генератора с увеличенным временем работы.

Базовая технология онлайн-ИБП такая же, как и в резервном или линейно-интерактивном ИБП.Однако обычно он стоит намного дороже из-за того, что он имеет зарядное устройство / выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный с гораздо большим током, а также выпрямитель и инвертор, предназначенные для непрерывной работы с улучшенными системами охлаждения. Он называется ИБП с двойным преобразованием из-за того, что выпрямитель напрямую управляет инвертором, даже при питании от обычного переменного тока.

В онлайн-ИБП батареи всегда подключены к инвертору, поэтому нет необходимости в переключателях ввода резерва. Когда происходит потеря мощности, выпрямитель просто отключается от цепи, а батареи поддерживают постоянную и неизменную мощность.Когда питание восстанавливается, выпрямитель возобновляет работу с большей частью нагрузки и начинает заряжать аккумуляторы, хотя зарядный ток может быть ограничен, чтобы предотвратить перегрев аккумуляторов мощным выпрямителем и выкипание электролита.

Основным преимуществом ИБП, подключенного к сети, является его способность обеспечивать электрический брандмауэр между входящим питанием от сети и чувствительным электронным оборудованием. В то время как резервные и линейно-интерактивные ИБП просто фильтруют входное электропитание, ИБП с двойным преобразованием обеспечивают слой изоляции от проблем с качеством электроэнергии.Он позволяет контролировать выходное напряжение и частоту независимо от входного напряжения и частоты.

[править] Гибридная топология / двойное преобразование по запросу

Недавно на рынке появились ИБП с гибридной топологией. Эти гибридные конструкции не имеют официального обозначения, хотя одно из них, используемое HP и Eaton, называется Double Conversion on Demand. [1] Этот тип ИБП предназначен для высокоэффективных приложений, сохраняя при этом функции и уровень защиты, обеспечиваемые двойным преобразованием.

Гибридный ИБП (двойное преобразование по запросу) работает как автономный/резервный ИБП, когда условия питания находятся в пределах определенного заданного окна. Это позволяет ИБП достигать очень высоких показателей эффективности. Когда условия питания выходят за пределы заранее определенных окон, ИБП переключается в режим онлайн/двойного преобразования. [2] В режиме двойного преобразования ИБП может приспосабливаться к изменениям напряжения без использования батареи, может отфильтровывать линейные помехи и управлять частотой.Примерами такой конструкции ИБП с гибридным/двойным преобразованием по запросу являются HP R8000, HP R12000, HP RP12000/3 и Eaton BladeUPS.

[править] Феррорезонансный

Типовое время защиты:
5 — 15 минут
Расширение емкости:
Несколько часов

Феррорезонансные блоки работают так же, как и резервные ИБП, за исключением того, что для фильтрации на выходе используется феррорезонансный трансформатор.Этот трансформатор предназначен для удержания энергии достаточно долго, чтобы покрыть время между переключением с сетевого питания на питание от батареи, и эффективно устраняет время переключения. Многие феррорезонансные ИБП имеют КПД 90-93% и обеспечивают превосходную изоляцию.

Раньше это был преобладающий тип ИБП, мощность которого ограничена диапазоном 15 кВА. Эти блоки по-прежнему в основном используются в некоторых промышленных условиях из-за надежной конструкции ИБП. Многие феррорезонансные ИБП, использующие управляемую ферротехнологию, могут не взаимодействовать с оборудованием для коррекции коэффициента мощности.

[править] Питание постоянного тока

Типовое время защиты:
Несколько часов
Расширение емкости:
да

ИБП, предназначенный для питания оборудования постоянного тока, очень похож на сетевой ИБП, за исключением того, что ему не нужен выходной инвертор, и часто питаемое устройство не нуждается в источнике питания. Вместо того, чтобы преобразовывать переменный ток в постоянный для зарядки аккумуляторов, затем постоянный ток в переменный для питания внешнего устройства, а затем обратно в постоянный ток внутри питаемого устройства, некоторое оборудование напрямую принимает постоянный ток и позволяет исключить один или несколько этапов преобразования.Это оборудование более известно как выпрямитель.

Многие системы, используемые в телекоммуникациях, используют питание постоянного тока 48 В, потому что оно не считается высоковольтным большинством электрических норм и не подпадает под действие многих правил безопасности, таких как установка в кабелепроводах и распределительных коробках. Постоянный ток обычно был основным источником питания для телекоммуникаций, а переменный ток — для компьютеров и серверов.

Было проведено много экспериментов с питанием 48 В постоянного тока для компьютерных серверов в надежде снизить вероятность отказа и стоимость оборудования.Однако для подачи такого же количества энергии ток должен быть больше, чем в эквивалентной цепи 120 В или 240 В, а больший ток требует проводников большего размера и / или большего количества энергии, теряемой в виде тепла.

Высокое напряжение постоянного тока (380 вольт) находит применение в некоторых центрах обработки данных и позволяет использовать небольшие силовые проводники, но подпадает под действие более сложных правил электрических норм для безопасного сдерживания высокого напряжения. [3]

[править] Поворотный

Типовое время защиты:
20 — 60 секунд
Расширение емкости:
Несколько секунд

Вращающийся ИБП использует инерцию вращающегося маховика большой массы для обеспечения кратковременного отключения в случае потери питания.Маховик также действует как буфер против скачков и провалов мощности, поскольку такие кратковременные скачки мощности не могут заметно повлиять на скорость вращения массивного маховика. Это также одна из старейших конструкций, предшествовавшая электронным лампам и интегральным схемам.

Его можно считать онлайн , так как он постоянно вращается в нормальных условиях. Однако, в отличие от электронного ИБП с двойным преобразованием, он способен обеспечивать резервную мощность только в течение нескольких секунд, прежде чем маховик замедлится и защита выйдет из строя.Он традиционно используется в сочетании с резервными дизельными генераторами, обеспечивая резервное питание только в течение короткого периода времени, необходимого двигателю для запуска и стабилизации его мощности.

ИБП Rotary обычно зарезервированы для приложений, требующих защиты более 10 000 Вт, чтобы оправдать расходы на чрезвычайно большую и тяжелую систему питания, которую можно транспортировать только с помощью вилочного погрузчика или крана. Маховик большего размера или несколько маховиков, работающих параллельно, увеличат резервное время работы, но при значительном увеличении стоимости из-за размера и веса точно сбалансированных маховиков.

Поскольку маховики являются механическим источником энергии, нет необходимости использовать электродвигатель или генератор в качестве посредника между ним и дизельным двигателем, предназначенным для обеспечения аварийного питания. Используя коробку передач, инерцию вращения маховика можно использовать для непосредственного запуска дизельного двигателя, а после запуска дизельный двигатель можно использовать для непосредственного вращения маховика. Несколько маховиков также могут быть соединены параллельно через механические промежуточные валы без необходимости использования отдельных двигателей и генераторов для каждого маховика.

Обычно они предназначены для обеспечения очень высокого выходного тока по сравнению с чисто электронными ИБП и могут лучше обеспечивать пусковой ток для индуктивных нагрузок, таких как запуск двигателя или нагрузки компрессора, а также для медицинского оборудования МРТ и катетеризации. Он также способен выдерживать условия короткого замыкания в 17 раз больше, чем электронный ИБП, позволяя одному устройству перегореть и выйти из строя, в то время как другие устройства продолжают получать питание от ИБП Rotary.

Его жизненный цикл обычно намного больше, чем у чисто электронных ИБП, до 30 и более лет.Но они требуют периодического простоя для механического обслуживания (замена шарикоподшипника), в то время как твердотельные конструкции, использующие батареи, не требуют простоя, если батареи можно заменять в горячем режиме, что обычно имеет место для более крупных устройств.

Обычно маховик с большой массой используется в сочетании с системой двигатель-генератор. Эти устройства могут быть сконфигурированы как: [4]

  1. Двигатель, приводящий в движение генератор с механическим соединением,
  2. Комбинированный синхронный двигатель и генератор, намотанные в чередующихся пазах одного ротора и статора,
  3. Гибридный роторный ИБП, аналогичный онлайн-ИБП, за исключением того, что вместо батарей в нем используется маховик.Выпрямитель приводит в движение двигатель, который вращает маховик, а генератор использует маховик для питания инвертора.

В случае №3 мотор-генератор может быть синхронным/синхронным или асинхронным/синхронным. Сторона двигателя устройства в случаях № 2 и № 3 может приводиться в действие напрямую от источника питания переменного тока (обычно при байпасе инвертора), 6-ступенчатого двигателя с двойным преобразованием или 6-импульсного инвертора. Вариант № 1 использует встроенный маховик в качестве краткосрочного источника энергии вместо батарей, чтобы дать время внешним электрически связанным генераторным установкам запуститься и подключиться к сети.Варианты № 2 и № 3 могут использовать батареи или отдельно стоящий электрически связанный маховик в качестве краткосрочного источника энергии.

[править] Конденсаторы

ИБП

могут быть оснащены необслуживаемыми конденсаторами для увеличения срока службы [5] .

[править] Приложения

[править] N+1

В крупных бизнес-средах, где надежность имеет большое значение, один огромный ИБП также может стать единой точкой отказа, способной нарушить работу многих других систем. Для обеспечения большей надежности несколько небольших модулей ИБП и аккумуляторов могут быть объединены вместе, чтобы обеспечить резервную защиту питания, эквивалентную одному очень большому ИБП.«N+1» означает, что если нагрузка может питаться N модулями, установка будет содержать N+1 модулей. Таким образом, отказ одного модуля не повлияет на работу системы

[править] Множественное резервирование

Многие компьютерные серверы предлагают вариант с резервными блоками питания, чтобы в случае отказа одного блока питания один или несколько других блоков питания могли питать нагрузку. Это критический момент — каждый блок питания должен сам по себе питать весь сервер.

Резервирование дополнительно усиливается за счет подключения каждого источника питания к цепи (т. е. к другому автоматическому выключателю).

Хотя неосведомленные люди обычно подключают каждый из этих отдельных блоков питания к одному ИБП, избыточную защиту можно расширить, подключив каждый блок питания к отдельному ИБП. Это обеспечивает двойную защиту как от сбоя источника питания, так и от сбоя ИБП, что гарантирует непрерывную работу. Эта конфигурация также называется резервированием 2N.Если бюджет не позволяет использовать два одинаковых ИБП, то обычной практикой является подключение одного источника питания к сети, а другого к ИБП.

[править] Наружное использование

Когда система ИБП размещается на открытом воздухе, она должна иметь некоторые особенности, гарантирующие, что она может выдерживать погодные условия с «минимальным или нулевым» влиянием на производительность. Производитель должен учитывать такие факторы, как температура, влажность, дождь и снег, при проектировании внешней системы ИБП.Диапазон рабочих температур для наружных систем ИБП может составлять от −40 °C до +55 °C.

Системы ИБП

для наружной установки могут быть установлены на опоре, на земле (пьедестале) или на хосте. Наружная среда может означать сильный холод, и в этом случае наружная система ИБП должна включать нагревательный мат батареи, или экстремальную жару, и в этом случае наружная система ИБП должна включать систему вентиляторов или систему кондиционирования воздуха.

[править] Внутренние системы

Системы ИБП

могут быть спроектированы так, чтобы их можно было разместить внутри корпуса компьютера.Существует два типа внутренних ИБП. Первый тип представляет собой миниатюрный обычный ИБП, который сделан достаточно маленьким, чтобы поместиться в 5,25-дюймовый отсек для компакт-дисков обычного компьютерного корпуса. Другой тип представляет собой модернизированные импульсные источники питания, которые используют двойные источники питания переменного и/или постоянного тока в качестве входов питания и имеют встроенные блоки управления переключением переменного/постоянного тока.

Все эти соединения подключены к общей точке под названием «Земля».

[править] Меры предосторожности при работе с генераторами

Некоторые локации (больницы, полицейские участки, пожарные депо и т.) есть резервные генераторы. Напряжение и частота производимой мощности зависят от скорости двигателя, а скорость контролируется системой, называемой регулятором. Есть механические, есть электронные. Работа регулятора заключается в поддержании постоянного напряжения и частоты при изменении нагрузки. Например, в большой больнице скачок напряжения при запуске лифта может вызвать короткие «всплески» частоты генератора. В США станции вещания AM, FM и телевидения имеют генераторы, и, поскольку передатчики AM меняют нагрузку в зависимости от уровня звука, генератор постоянно пытается скорректировать выходное напряжение и частоту при изменении нагрузки.И генераторы редко меняются. Нередко регулярно используются генераторы возрастом 40 или 50 лет. И обратите внимание, что 85% площадок вещательных передатчиков беспилотные.

Многие ИБП несовместимы с генераторами. Разработчики написали код микропроцессора там, где им нужно ровно 50,0 Гц (или 60,0 Гц) питания. Если это не так, они вообще не «видят» поступающую энергию.

Вот типичный сценарий, когда такое поведение критично: Все нормально, генератор выключен, а вещательная станция работает от сети.Когда станция теряет питание, ИБП переключается на свои батареи и поддерживает работу нагрузки. Генератор запускается, и через минуту или около того безобрывной переключатель переводит нагрузку (станционное оборудование) с входа обесточенной сети на выход генератора. Проблема в том, что нагрузка постоянно меняется, а частота генератора постоянно дрейфует плюс-минус 1/2 цикла или около того около 50,0 Гц (или 60,0 Гц). ИБП решает, что питание «плохое», и его нагрузка остается на батареях ИБП. Когда батареи ИБП разряжаются, нагрузки, подключенные к ИБП, либо переключаются на питание от сети, либо просто отключаются, в зависимости от конструкции ИБП.И это несмотря на то, что от генератора поступает много нестандартной входной мощности, которую ИБП может использовать для создания постоянного тока (у которого вообще нет частоты), а также для зарядки батарей и работы инвертора ИБП.

Для полноты картины таймер запускается при восстановлении сетевого питания, и через 15 или, может быть, 20 минут (после того, как поступающее питание стабилизируется) автоматический переключатель снова подключает нагрузку станции к сетевому питанию.

Только тогда ИБП увидит мощность, которая соответствует его чрезмерно жесткой спецификации, подаст питание на нагрузку и начнет перезаряжать свои батареи.

Итак, на станции два отключения: одно примерно на минуту из-за времени пуска и стабилизации генератора, а второе длится несколько десятков миллисекунд, когда безобрывной переключатель снова подключает станцию ​​к питающей сети и отключает генератор. Оборудование, подключенное к ИБП, не видит первого, а вместо этого имеет серьезное отключение, которое начинается, когда садятся батареи, и длится до тех пор, пока не восстановится питание от сети. Так зачем вообще нужен ИБП?

Производители ИБП

, которые, как известно, имеют эту проблему конструкции, включают APC, TrippLite и Best (в том виде, в котором они поставляются с завода).Для линии Best «Fortress» (и, возможно, для других) окно допуска может быть расширено.

Проблемы, связанные с входной частотой, должны касаться только ИБП, не предназначенных для «двойного преобразования» (APC, BEST). Эти ИБП должны генерировать выходную частоту, идентичную входной частоте. Если входная частота выходит за допустимые пределы или не распознается должным образом, ИБП должен переключиться на работу от батареи. ИБП, спроектированные с топологией «двойного преобразования», могут адаптироваться к любой входной частоте, и большинство из них так и делают. Они будут создавать выходную частоту в соответствии с внутренними часами.

Проблемой в сочетании ИБП с «двойным преобразованием» и генератором является искажение напряжения, создаваемое ИБП. Вход ИБП с двойным преобразованием представляет собой большой выпрямитель. Ток, потребляемый ИБП, не является синусоидальным. Это приводит к тому, что напряжение от генератора также становится несинусоидальным. Искажение напряжения может вызвать проблемы во всем электрическом оборудовании, подключенном к генератору, включая сам ИБП! Этот уровень «шума» измеряется в процентах от «Общего гармонического искажения тока» (THD(i)).Классические выпрямители ИБП имеют уровень THD(i) около 25-30%. Для предотвращения искажения напряжения требуются генераторы, более чем в два раза превышающие мощность ИБП.

Существует несколько решений для снижения THD(i) в ИБП с двойным преобразованием: Классические решения, такие как пассивные фильтры, снижают (THD(i) до 5-10% при полной нагрузке. Они надежны, но велики и работают только при полной нагрузке. и имеют свои собственные проблемы с генераторами.Новое решение — активный фильтр.THD(i) может снизиться до 5% на полном диапазоне мощности.Активные фильтры меньше по размеру, но они дороги, потребляют энергию и добавляют дополнительные компоненты, что повышает риск сбоев. Новейшей технологией в ИБП с двойным преобразованием является выпрямитель, в котором используются не классические компоненты выпрямителя (тиристоры и диоды), а высокочастотные компоненты (IGBT). ИБП с двойным преобразованием с выпрямителем IGBT может иметь THD(i) всего 2%. Это полностью устраняет необходимость увеличения мощности генератора (и трансформаторов) без дополнительных фильтров, инвестиционных затрат, потерь и пространства.

[править] См. также

[править] Ссылки

  • Часть этой статьи основана на общедоступной записи в Plant Engineering, февраль 2007 г. — ИБП линии фронта .
  • Часть этой статьи основана на общедоступной статье в журнале R&D Magazine — апрель 2008 г. — Выбор подходящего ИБП для лабораторных приложений .
  • EN 62040-1-1:2006 Системы бесперебойного питания (ИБП). Часть 1-1. Общие требования и требования безопасности для ИБП, используемых в зонах доступа оператора
  • EN 62040-1-2:2003 Системы бесперебойного питания (ИБП). Часть 1-2. Общие требования и требования безопасности для ИБП, используемых в местах с ограниченным доступом
  • EN 62040-2:2006 Системы бесперебойного питания (ИБП). Часть 2. Требования к электромагнитной совместимости (ЭМС)
  • EN 62040-3:2001 Системы бесперебойного питания (ИБП). Часть 3. Метод определения характеристик и требований к испытаниям

[править] Внешние ссылки

Файл: Импульсный блок питания.jpg — Wikimedia Commons

Этот файл содержит дополнительную информацию, такую ​​как метаданные Exif, которые могли быть добавлены цифровой камерой, сканером или программой, использованной для его создания или оцифровки. Если файл был изменен по сравнению с исходным состоянием, некоторые детали, такие как метка времени, могут не полностью отражать детали исходного файла. Временная метка настолько точна, насколько точны часы в камере, и она может быть совершенно неправильной.

10/90.025)
4 F-NOUM
5
4 ISO Скорость Рейтинг 4
4 максимальная примерная диафрагма
4 Sight Source
4 цветное пространство
5
4 Shrastness
5
Производитель камеры SONY
Модель камеры DSC-P100
Время выдержки
F / 2.8 F / 2.8
Дата и время Генерации данных 14:11, 25 сентября 2007
объектив. 7.9 мм
Normal
72 DPI 72 DPI
72 DPI 72 DPI
Изменение файлов
14:11, 25 сентября 2007 г.
Позиционирование Y и C Совместное
Программа экспозиции Обычная программа
Версия Exif 2.2
Дата и время оцифровки 14:11, 25 сентября 2007 г.
Значение каждого компонента
  1. Y
  2. Кб
  3. Кр
  4. не существует
4
0
3 APEX (F / 2.83)
Узор
Unknown
Flash Flash
5
Flash Flash, Strobe Repeate Light обнаружил, обязательно Flash Filling, Red-Editor Mode
поддерживается FlashPix версия
1
SRGB
Digital Pill Camera
5
цифровой фотоаппарат
A напрямую сфотографируемого изображения
Пользовательские изображения Обработка
Режим экспозиции Автобус
Баланс белого Автоматический баланс белого 9 0062
Сцена захвата типа
5
стандарт
ROVAL
Нормальный
Normal
1

Регулируемая поставка »Электроника 130001 Источники питания с линейной стабилизацией

способны обеспечить чрезвычайно низкий уровень выходного шума и хорошую стабилизацию, но за счет размера и эффективности.


Схемы линейных источников питания. Включает:
Линейные источники питания. Шунтовой регулятор Серийный регулятор Ограничитель тока Регуляторы серий 7805, 7812 и 78**

См. также: Обзор электроники источника питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


Линейные источники питания широко используются из-за преимуществ, которые они предлагают с точки зрения общей производительности, а также из-за того, что технология очень хорошо зарекомендовала себя, поскольку она доступна уже очень много лет.

Хотя линейные источники питания могут быть не такими эффективными, как импульсные источники питания, они обеспечивают наилучшие характеристики и поэтому используются во многих приложениях, где шум имеет большое значение.

Одной из основных областей, где почти всегда используются линейные источники питания, являются аудиовизуальные приложения, усилители Hi-Fi и т.п. Здесь шум и скачки переключения от импульсных источников питания могут вызвать проблемы — при этом производительность импульсных источников питания постоянно улучшается, но линейные источники питания, как правило, используются большую часть времени.

Типовой регулируемый линейный источник питания для настольного лабораторного использования

Основные сведения о линейном источнике питания

Источники питания с линейной регулировкой получили свое название из-за того, что они используют линейные, т.е. некоммутационные методы для регулирования выходного напряжения источника питания. Термин «линейный источник питания» подразумевает, что источник питания регулируется для обеспечения правильного напряжения на выходе.

Определяется напряжение, и этот сигнал возвращается обратно, обычно в дифференциальный усилитель той или иной формы, где он сравнивается с опорным напряжением, а результирующий сигнал используется для обеспечения того, чтобы выходное напряжение оставалось на требуемом уровне.

Иногда измерение напряжения может осуществляться на выходных клеммах, а в некоторых случаях оно может осуществляться непосредственно на нагрузке. Дистанционное измерение используется там, где могут быть омические потери между источником питания и нагрузкой. Часто поставки лабораторных столов имеют эту возможность.

Различные линейные источники питания будут иметь разные схемы и включать в себя разные блоки схемы, если требуются дополнительные возможности, но они всегда будут включать в себя базовые блоки, а также некоторые необязательные дополнительные блоки.

Входной трансформатор источника питания

Поскольку многие регулируемые источники питания получают питание от сети переменного тока, линейные источники питания обычно имеют понижающий, а иногда и повышающий трансформатор. Это также служит для изоляции источника питания от сетевого входа в целях безопасности.

Трансформатор, как правило, представляет собой относительно большой электронный компонент, особенно если он используется в источнике питания с линейным регулированием большей мощности. Трансформатор может значительно увеличить вес блока питания, а также может быть довольно дорогим, особенно для более мощных.

В зависимости от принятого подхода к выпрямителю трансформатор может быть с одной вторичной обмоткой или с отводом от середины. Также могут присутствовать дополнительные обмотки, если требуются дополнительные напряжения.

Для старинных радиоприемников и другой старинной электронной электроники несколько вторичных обмоток были обычным явлением. Обычно основная вторичная обмотка имела отвод от центра, чтобы обеспечить двухполупериодное выпрямление с помощью двойного диодного вентиля или лампового выпрямителя, а дополнительные вторичные обмотки требовались для ламповых или ламповых нагревателей — часто 5 вольт для выпрямителя, а затем 6.3v для самих клапанов/трубок.

Выпрямитель

Поскольку входной сигнал от источника переменного тока является переменным, его необходимо преобразовать в формат постоянного тока. Доступны различные формы схемы выпрямителя.

Простейшая форма выпрямителя, которую можно использовать в источнике питания, — это одиночный диод, обеспечивающий однополупериодное выпрямление. Этот подход обычно не используется, потому что более сложно удовлетворительно сгладить вывод.

Обычно используется двухполупериодное выпрямление с использованием обеих половин цикла.Это обеспечивает форму волны, которую можно легко сгладить.

Существует два основных подхода к однополупериодному выпрямлению. Один из них заключается в использовании трансформатора с центральным отводом и двух диодов. Другой способ заключается в использовании одной обмотки трансформатора питания и мостового выпрямителя с четырьмя диодами. Поскольку диоды очень дешевы, а стоимость трансформатора с отводом от середины выше, наиболее распространенным подходом в наши дни является использование мостового выпрямителя.

Примечание по цепям диодного выпрямителя:

Схемы диодного выпрямителя

используются во многих областях, от сетевых источников питания до демодуляции радиочастот.В схемах диодного выпрямителя используется способность диода пропускать ток только в одном направлении. Есть несколько вариантов от полуволнового до двухполупериодного, мостовые выпрямители, пиковые детекторы и многое другое.

Подробнее о Схемы диодного выпрямителя

Даже для регуляторов с питанием от постоянного тока на входе может быть установлен выпрямитель для защиты от обратного включения питания.

Сглаживание источника питания

После выпрямления сигнала переменного тока постоянный ток необходимо сгладить, чтобы устранить колебания уровня напряжения.Для этого используются большие накопительные конденсаторы.

Сглаживающее действие накопительного конденсатора

В сглаживающем элементе схемы используется большой конденсатор. Это заряжается по мере того, как входящий сигнал от выпрямителя достигает своего пика. По мере того, как напряжение выпрямленной волны падает, как только напряжение становится ниже напряжения конденсатора, конденсатор начинает подавать заряд, удерживая напряжение до следующего возрастающего сигнала от выпрямителя.

Сглаживание не идеальное, и всегда будет некоторая остаточная пульсация, но оно позволяет устранить огромные колебания напряжения.


Линейные регуляторы электропитания

Большинство современных блоков питания имеют регулируемый выход. С современной электроникой довольно легко и не слишком дорого включить линейный стабилизатор напряжения. Это обеспечивает постоянное выходное напряжение вне зависимости от нагрузки — в заданных пределах.

Для многих электронных компонентов и электронных устройств и т. д., требующих точного обслуживания источников питания, регулируемый источник питания является необходимостью.

Существует два основных типа линейных источников питания:

  • Шунтовой регулятор: Шунтовой регулятор менее широко используется в качестве основного элемента линейного регулятора напряжения.Для этой формы линейного источника питания переменный элемент размещается на нагрузке. Резистор истока включен последовательно с входом, а шунтирующий регулятор регулируется таким образом, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным.

    Источник питания рассчитан на заданный ток, и при подключенной нагрузке шунтирующий регулятор поглощает любой ток, не требуемый нагрузкой, чтобы поддерживать выходное напряжение.


  • Регулятор серии:   Это наиболее широко используемый формат линейного регулятора напряжения.Как следует из названия, в цепь помещается последовательный элемент, а его сопротивление изменяется с помощью управляющей электроники, чтобы обеспечить правильное выходное напряжение для потребляемого тока. Блок-схема последовательного регулятора напряжения

    В этой блок-схеме опорное напряжение используется для управления последовательным проходным элементом, которым может быть биполярный транзистор или полевой транзистор. Эталон может быть просто напряжением, взятым из источника опорного напряжения, например. электронный компонент, такой как диод Зенера.

    Более распространенный подход состоит в том, чтобы взять выходное напряжение и подать его на дифференциальный усилитель для сравнения выходного сигнала с опорным, а затем использовать его для управления схемой элемента конечного прохода.


Оба этих типа линейных регуляторов используются в источниках питания, и хотя последовательный регулятор используется более широко, в некоторых случаях также используется шунтирующий регулятор.

Преимущества / недостатки линейного источника питания

Использование любой технологии часто представляет собой тщательный баланс нескольких преимуществ и недостатков.Это справедливо для линейных источников питания, которые обладают некоторыми явными преимуществами, но также имеют и свои недостатки.

Преимущества линейного блока питания

  • Установленная технология: Линейные источники питания широко используются уже много лет, и их технология хорошо известна и изучена.
  • Низкий уровень шума:   Использование линейной технологии без какого-либо переключающего элемента означает, что шум сведен к минимуму, а раздражающие пики, характерные для импульсных источников питания, теперь обнаруживаются.

Недостатки линейного блока питания

  • Эффективность: Ввиду того, что в линейном блоке питания используется линейная технология, он не особенно эффективен. Эффективность около 50% не является редкостью, а при некоторых условиях они могут предлагать гораздо более низкие уровни.
  • Тепловыделение:   Использование последовательного или параллельного (реже) регулирующего элемента означает, что значительное количество тепла рассеивается, и его необходимо удалять.
  • Размер:   Использование линейной технологии означает, что размер линейного источника питания, как правило, больше, чем у других форм источников питания.

Несмотря на недостатки, технология линейного регулируемого источника питания по-прежнему широко используется, хотя она более широко используется там, где необходимы низкий уровень шума и хорошая стабилизация. Одним из типичных применений являются аудиоусилители, где линейный источник питания способен обеспечить оптимальную производительность для питания всех каскадов усилителя.

Дополнительные схемы и схемы:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
    Вернитесь в меню проектирования схем . . .

Электрическая система — Factorio Wiki

Электрическая система используется для питания множества различных машин; в игру вряд ли можно играть без использования электричества.Каждая машина имеет свою внутреннюю электрическую емкость. Когда энергия вырабатывается, она равномерно распределяется между всеми машинами в сети, которым требуется электричество. Электричество — это один из двух способов питания машин, второй — горелки, работающие на топливе.

Сетевая механика

Генераторы

Есть четыре способа производства электричества. Более подробная информация о каждом методе доступна на странице производства энергии.

  1. Паровые двигатели — наиболее распространены, требуются котлы (которые потребляют воду и топливо).
  2. Солнечные панели – бесплатная энергия, но работает только днем. Обычно используется с аккумуляторами.
  3. Аккумуляторы – аккумулирование энергии, см. ниже
  4. Паровые турбины – Паровые двигатели большой мощности. Используется для получения энергии от ядерного реактора.

Если сеть потребляет меньше энергии, чем производит, ее паровые двигатели и турбины замедляются, чтобы энергия не тратилась впустую.

Хранение

Аккумуляторная группа, состоящая из 48 аккумуляторов и подстанции емкостью 240 МДж.

Энергия может храниться в:

  • Топливо. Его можно сжечь для получения энергии.
  • Аккумуляторы. Аккумуляторы заряжаются, используя избыточную вырабатываемую мощность, и разряжаются, когда потребность превышает нормальную выработку.
  • Пара. Его можно создать в котлах или теплообменниках и хранить в резервуаре для хранения, что позволяет паровым двигателям или паровым турбинам работать по требованию.
Паровые баки для хранения энергии

Накопительный бак, заполненный теплообменником с температурой 500°C, хранит около 2.4ГДж; накопительный бак, заполненный бойлером 165°C Пар хранит 750 МДж.

Хранение энергии в аккумулирующих баках имеет ряд преимуществ по сравнению с ее хранением в аккумуляторах:

  • Плотность энергии тайла резервуара намного выше, чем у аккумуляторов.
    • Для пара с температурой 165°C (производимого котлами) в одном резервуаре может храниться до 150 аккумуляторов: 750 МДж / 5 МДж = 150
    • Для пара с температурой 500°C (производимого с помощью теплообменников) в одном резервуаре хранится до 480 аккумуляторов: 2400 МДж / 5 МДж = 480
  • Ядерный реактор всегда полностью сжигает топливный элемент, высвобождая 8 ГДж (или больше с бонусом нескольких реакторов), даже если потребляемая мощность ниже.Избыточная энергия может храниться в виде пара.
  • Максимальная мощность разряда одного аккумулятора составляет 300 кВт. При очень большой нагрузке (например, при стрельбе из лазерной турели) небольшой массив аккумуляторов может не разряжаться достаточно быстро, вызывая перебои в подаче электроэнергии. Паровой двигатель может производить 900 кВт энергии из накопленного пара (скорость нагнетания в 3 раза выше), а турбина может производить 5800 кВт (скорость нагнетания в 6,4 раза выше). Другими словами, несколько турбин или паровых машин с накопителем пара могут справиться с гораздо большими выбросами, чем такое же количество аккумуляторов.
  • Пар можно транспортировать поездами, а затем потреблять дистанционно с помощью турбин или паровых двигателей. По сути, это «транспортирует электричество» с помощью поездов.

Распределение

Простой пример небольшой электрической сети.

Силовые столбы используются для передачи энергии. Существует 4 типа силовых столбов, каждый из которых имеет различные свойства конфигурации. Свойствами являются зона покрытия (область, в которой размещены машины, на которые может воздействовать столб) и длина провода (расстояние, на котором один столб может соединиться с другим столбом).Если необходимо соединить два полюса с разной длиной провода, применяется наименьший из них.

  1. Небольшой электрический столб – вторая по величине зона покрытия, самая короткая длина кабеля, доступна без исследований.
  2. Средний электрический столб — вторая по величине зона покрытия, средняя длина кабеля.
  3. Большой электрический столб – наименьшая зона покрытия, наибольшая длина кабеля.
  4. Подстанция
  5. — самая большая зона покрытия, вторая по длине кабеля, но самая дорогая в строительстве.

Потребление

Большинство машин в Factorio потребляют электричество.Есть два аспекта использования энергии машиной.

  • Потребление энергии — Энергия, потребляемая машиной во время активного выполнения процесса (создание предмета, перемещение предмета и т. д.). Если в электрической сети недостаточно выработки электроэнергии для питания всех машин в ней, электроэнергия будет равномерно распределяться по всем машинам в сети (в зависимости от потребности каждой машины), и все машины будут замедляться пропорционально доступной мощности.
    • Например: Если Сборочная машина 3 (210 кВт) и Электробур (90 кВт) подключены к сети (90+210 = 300 кВт), но в сети есть только 3 солнечные панели (3×60 кВт = 180 кВт) для питания их, сборочная машина и горный бур будут работать на скорости 60% (180/300=0.6).
  • Слив — Энергия, потребляемая машиной независимо от того, активна она или нет. Большинство машин потребляют небольшое количество энергии, просто будучи подключенными к сети. Обычно это незначительно, но может стать заметным на небольших фабриках, где мощность ограничена. Слив суммируется с потреблением энергии — например, активная сборочная машина 2 будет потреблять 155 кВт (потребление энергии 150 кВт + слив 5 кВт).

Соединение

Отдельное соединение удаляется путем перерисовки соединения медным кабелем.

Сеть создается путем размещения электрических генераторов (таких как паровые двигатели или солнечные панели) и потребителей электроэнергии, а затем обеспечение связи между генератором и потребителем может быть выполнено с помощью распределительных устройств (таких как небольшие электрические столбы), которые соединены вместе. Электрические столбы покрывают площади разного размера в зависимости от их типа. Зона покрытия отображается в виде синего наложения вокруг вехи. Если два полюса расположены достаточно близко, полюса соединяются автоматически. Здание считается соединенным, если одна клетка здания находится в закрытой зоне.Наведение курсора на столб сообщает о текущем удовлетворении потребностей в электроэнергии в сети этого столба, а нажатие на столб предоставляет подробный графический интерфейс пользователя об электрической сети этого столба. (Смотри ниже)

  • Щелкните существующую опору, удерживая клавишу Shift, чтобы удалить все ее соединения с другими опорами.
  • Несоединенные столбы можно соединить одним медным кабелем, протянутым от столба к столбу (щелкните левой кнопкой мыши по нижней части столба с кабелем в руке).
  • Отдельные соединения можно удалить, «соединив» их медным кабелем.Это не будет потреблять кабель.
  • Вы можете использовать кнопку размещения (по умолчанию левая кнопка мыши) во время бега/вождения, чтобы автоматически размещать столбы на максимальном расстоянии до них, охватывая при этом все объекты без питания на пути. Это обеспечивает полную эффективность при подключении на большие расстояния. При подключении на большие расстояния рекомендуется использовать большие электрические столбы.

Вновь установленный электрический столб будет автоматически подключен к соседним столбам в соответствии со следующими правилами:

  1. Он будет подключен к другим доступным полюсам, начиная с ближайшего.
  2. Он не будет подключен к 2 полюсам, соединенным друг с другом (он не будет образовывать треугольник из 3 полюсов).
  3. Он не будет подключен более чем к 5 другим полюсам.

Информационный экран электрической сети

Графический интерфейс информации об электрической сети Небольшой стресс на удовлетворение электрической системы.

Доступ к графическому интерфейсу с информацией об электрической сети можно получить, щелкнув левой кнопкой мыши любой ближайший электрический столб.

Вы можете видеть информацию только от электрической сети, к которой подключен этот столб! В отличие от производственной информации (нажмите P), информация об электрической сети измеряется не глобально, а по сети.

  1. Удовлетворение – Текущее количество энергии, потребляемой сетью. Эта полоса должна быть заполнена. Если она не заполнена, это означает, что машины, подключенные к сети, потребляют больше энергии, чем производят, и полоса меняет цвет на желтый (>50%) или красный (<50%).
  2. Производство – Текущая энергия, производимая сетью. Эта полоса никогда не должна быть заполнена. Если он заполнен, это означает, что машины, подключенные к сети, потребляют всю доступную энергию.Чем менее заполнена эта полоса, тем больше избыточной энергии доступно.
  3. Емкость аккумулятора – Сколько энергии хранится в настоящее время в аккумуляторах, подключенных к вашей сети. Измеряется в джоулях; 1 Джоуль = 1 Вт * 1 секунда (см. также Википедию: Джоуль). Эта полоса должна полностью заполниться, прежде чем снова опустеет.
  4. Промежуток времени — Установите интервал времени для графиков ниже. «5s» означает за последние 5 секунд.
  5. График потребления — показывает потребление различных частей сети с течением времени.
  6. График производства — показывает производство различных производителей сети с течением времени.
  7. Подробное потребление — Список потребителей от самого высокого энергопотребления до самого низкого. В примере на картинке 47 радаров потребляют наибольшую мощность — 14,1 МВт.
  8. Подробная информация о производстве – Список производителей от самой высокой мощности до самой низкой. В примере на картинке 1300 аккумуляторов производят больше всего электроэнергии на заводе.

Обратите внимание, что временные рамки влияют на отображаемую подробную выработку/потребление: отображаемые ватты — это общая средняя выработка или потребление энергии за все время. Установка более длительных периодов времени также позволяет увидеть прошлую выработку или потребление машин, даже если они в данный момент не подключены к сети.

Сетевые приоритеты

Электроэнергия предоставляется в приоритетном порядке. Спрос на энергию удовлетворяется генераторами в следующем порядке:

  • Солнечные батареи – высший приоритет; они всегда работают с максимально доступной производительностью, если только они не могут покрыть все потребности сети, и в этом случае они соответствуют требованиям.
  • Паровые двигатели и паровые турбины — они удовлетворяют любой спрос, который не могут удовлетворить солнечные панели; обратите внимание, что двигатели и турбины имеют одинаковый приоритет, остаточный спрос поровну делится между ними.
  • Аккумулятор – Последнее средство. Они освобождаются только тогда, когда спрос не может быть удовлетворен другими способами. Они также заряжаются только тогда, когда все потребности удовлетворены, и есть еще больше доступной энергии.

Могут быть ситуации, когда желательно другое поведение (например, солнечные батареи в сочетании с аккумуляторами для круглосуточной доставки), и в этом случае следует разумно использовать выключатель питания и электрическую сеть.

См. также

Документация по Simucube 2 — Granite Devices Knowledge Wiki

На этой странице перечислены все официально опубликованные документы по системам Simucube 2. Основной веб-сайт продукта Simucube 2 находится по адресу https://www.simucu.be.

см. выпуски программного обеспечения Simucube 2 True Drive

Примечание. Внимательно ознакомьтесь с инструкциями и выполняйте процедуры обслуживания только в том случае, если вам удобно их выполнять. Ваш реселлер всегда поможет в случае необходимости.

Быстросъемный штифт слишком тугой или слишком свободный[edit | править источник]

Проблема: Быстросъемный штифт слишком тугой или его слишком легко снять, а QR имеет люфт. Возможное решение: Отрегулируйте затяжку штифта QR. Смотрите видео здесь: https://www.youtube.com/watch?v=YYKkb5Ioadg

Быстросъемное соскальзывание[править | править источник]

Проблема: Колесо/эксцентрик проскальзывает, а центральная точка меняется. Причина: конический переходник вала проскальзывает. Это затронуло многие из самых первых устройств Simucube 2, выпущенных в мае 2019 года.

Устройство зависло при запуске[edit | править источник]

Проблема: Устройство зависло в состоянии «Ожидание готовности диска» и не запускается должным образом. Состояние кнопки аварийной остановки соответствует реальной кнопке аварийной остановки. Возможная причина: внутренний кабель кнопки питания расположен в неудобном/чувствительном месте внутри устройства. Примечание. Эта инструкция по обслуживанию применима только к модулям Simucube 2 Sport и Pro R1 (Pro с 2 источниками питания), которые были произведены до августа 2020 года. Модули R1 имеют тумблер рядом с одним из задних углов в качестве выключателя питания, в то время как Блоки R2 имеют тумблер включения/выключения рядом с центром задней панели.

Проблемы с разъемом/кабелем антенны[edit | править источник]

Проблема: разъем внешней антенны плохо закреплен. Причина: ослаблен разъем антенны. Примечание. Не прокручивайте разъем антенны, чтобы не скрутить и не сломать внутренний кабель.


Проблема: вращающийся разъем антенны привел к разрыву кабеля внутренней антенны. Решение: Замените разъем антенны и кабель в сборе. Обратитесь к своему торговому посреднику за запчастями.


Информация о продукте или ее части ни в коем случае не должны рассматриваться как гарантия условий или характеристик.Информация о продукте или любая ее часть также не может рассматриваться как гарантия любого рода. Автор не несет никакой ответственности в отношении Информации о продукте или любого ее использования вами, а также Автор не освобождает вас от ответственности и не несет ответственности за любые претензии третьих лиц в отношении такой информации или любого ее использования.

Поскольку содержимое этой вики может редактироваться сообществом пользователей, Granite Devices Oy или ее филиалы не несут никакой ответственности за содержание этой вики.Используйте информацию на свой страх и риск. Тем не менее, сотрудники Granite Devices стараются проверять все изменения, внесенные в эту вики, и обеспечивать достоверность информации.

Без письменного согласия Продукты или Интеллектуальная собственность Granite Devices не должны использоваться в ситуациях или установках, где живые существа, материальное или нематериальное имущество могут быть повреждены работой, функциями или неисправностями Продукта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.