Источников вторичного электропитания

Классификации средств электропитания электронных устройств. Все средства электропитания можно разделить на первичные и вторичные. К первичным относят такие средства, которые преобразуют неэлектрическую энергию в электрическую, например, электромеханические генераторы, электрохимические источники — аккумуляторы или гальванические элементы, фотоэлектрические генераторы — солнечные батареи и фотоэлементы, термоэлектрические источники и др. Непосредственное использование первичных источников затруднено тем, что их выходное напряжение в большинстве случаев не поддается регулировке, а стабильность его недостаточно высокая. Однако для питания электронной аппаратуры в большинстве случаев требуется высокостабильное напряжение с различными номинальными значениями — от единиц вольт до нескольких сотен вольт, а в ряде случаев даже выше. Например, для питания электронной схемы телевизора необходимо несколько различных напряжений: +12 В — для питания блока радиоканала, + 130 В — для питания блока разверток, +25 кВ — для питания кинескопа. По этой причине (и не только из-за этого) любое электронное устройство содержит вторичный источник электропитания, который подключается к одному из первичных источников [1,2,5,9,10,12].

Средства вторичного электропитания электронных устройств, называемые обычно источниками вторичного электропитания (ИВЭП), предназначены для формирования необходимых для работы электронных элементов напряжений с заданными характеристиками. Они могут быть выполнены в виде отдельных блоков или входить в состав различных функциональных электронных узлов. Их основной задачей является преобразование энергии первичного источника в комплект выходных напряжений, которые могут обеспечить нормальное функционирование электронного устройства. Обобщенная структура ИВЭП приведена на рис.16.1.

В состав ИВЭП, кроме самого источника питания, могут входить дополнительные устройства, которые обеспечивают его нормальную работу при различных внешних воздействиях. Как видно из приведенной на рис.16.1 схемы, ИВЭП включается между первичным источником и нагрузкой, поэтому на него воздействуют различные факторы, связанные с изменениями характеристик как первичного источника, так и наг­рузки. Так, например, при увели­чении или понижении напряжения первичного источника ИВЭП должен обеспечивать нормальное функционирование питаемой им электронной аппаратуры.

Рис.16.1. Обобщенная структурная

схема ИВЭП

Устройство управления и контроля, входящее в состав ИВЭП, может быть использовано для изменения характеристик ИВЭП при различных сигналах внешнего или внутреннего управления: дистанционного включения или выключения, перевода в ждущий режим, формирования сигналов сброса. В то же время устройство защиты и коммутации позволяет сохранить работоспособность ИВЭП при возникновении различных нестандартных режимов: короткого замыкания в нагрузке, ее внезапного отключения, резкого повышения окружающей температуры и др. Эти дополнительные устройства могут быть обеспечены собственными источниками электропитания, включая резервные аккумуляторы или гальванические элементы.

Классификацию ИВЭП можно выполнить по различным признакам: принципу действия, назначению, количеству каналов выходного напряжения, виду используемых первичных источников и др. В зависимости от вида первичного источника электропитания ИВЭП можно разделить на две группы: инверторные и конверторные. Инверторные ИВЭП используются для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, т. е. они изменяют не только значение, но и род выходного напряжения. К инверторным ИВЭП относятся также преобразователи постоянного напряжения первичного источника в переменное напряжение, питающее нагрузку. Например, к инверторам можно отнести обычный выпрямитель, который преобразует переменное напряжение сети в постоянное выходное напряжение, а также электронный генератор, который преобразует напряжение аккумулятора или гальванического элемента в переменное выходное напряжение, питающее электродвигатель.

Конверторные ИВЭП используются для преобразования одного напряжения в другое. Например, к конверторам постоянного напряжения можно отнести обычные электронные стабилизаторы постоянного напряжения, а к конверторам переменного напряжения можно отнести трансформаторы. Заметим, что любой конвертор может содержать внутри себя инвертор, и наоборот.

По принципу действия ИВЭП можно разделить на две группы: трансформаторные и бестрансформаторные. В трансформаторных ИВЭП напряжение переменного тока, например, силовой сети вначале изменяется по значению при помощи трансформатора, а затем выпрямляется и стабилизируется. В бестрансформаторных ИВЭП, наоборот, переменное напряжение сети вначале выпрямляется, а затем преобразуется в переменное напряжение более высокой частоты. В преобразователе может использоваться высокочастотный трансформатор, поэтому точнее эти источники надо называть несколько иначе: с трансформаторным или бестрансформаторным входом. Поскольку преобразователи в таких источниках обычно работают в импульсном режиме, то и ИВЭП такого типа часто называют импульсными.

По количеству различных выходных напряжений ИВЭП можно разделить на одноканальные и многоканальные. Если в каждом канале используется отдельный стабилизатор выходного напряжения, то говорят, что это многоканальный ИВЭП с индивидуальной стабилизацией. Если же для стабилизации всех выходных напряжений используется выходное напряжение только одного источника (который называется главным или ведущим), то такие источники называются ИВЭП с групповой стабилизацией.

По выходной мощности ИВЭП принято делить на микромощные (1 Вт), маломощные (от 1 до 100 Вт), средней мощности (от 100 Вт до 1 кВт) и мощные (>1кВт).

Основные характеристики ИВЭП. При проектировании или выборе ИВЭП необходимо знать их технические и эксплуатационные характеристики. Этими характеристиками обычно руководствуются при использовании ИВЭП в электронной аппаратуре. Все характеристики ИВЭП можно разделить на три группы: входные, выходные и эксплуатационные.

К входным характеристикам ИВЭП относят:

— значение и вид напряжения первичного источника питания, например, питающей силовой сети или аккумулятора;

— нестабильность питающего напряжения d=DU_c/U_c;

— частоту питающего напряжения и ее нестабильность;

— количество фаз источника переменного напряжения;

— допустимый коэффициент гармоник питающего напряжения.

К выходным характеристикам ИВЭП обычно относят:

— значения выходных напряжений;

— нестабильность выходных напряжений d=DUвых/Uвых;

— ток нагрузки или выходную мощность по каждому каналу;

— наличие гальванической изоляции между входом и выходом;

— наличие защиты от перегрузки или повышения выходного напряжения.

К эксплуатационным характеристикам относят:

— диапазон рабочих температур;

— допустимую относительную влажность;

— диапазон допустимых давлений окружающей атмосферы;

— допустимые механические нагрузки;

— коэффициент полезного действия ИВЭП;

— удельную мощность;

— надежность.

Коэффициент полезного действия ИВЭП. Эффективность работы ИВЭП принято оценивать его коэффициентом полезного действия (КПД). Для оценки КПД ИВЭП рассмотрим упрощенную схему, приведенную на рис.16.2,а. Предположим, что на вход ИВЭП из первичного источника поступает мощность Р_Sn. Из этой мощности часть Р_пр рассеивается в ИВЭП, а другая часть Р_n поступает в нагрузку. При этом КПД h_n ИВЭП можно определить по формуле:

Рис.16.2. Упрощенная схема нагруженного ИВЭП (а) и график зависимости эффективности ИВЭП от его КПД (б).

. (16.1)

Мощность Р_Sн, поступающая в нагрузку, равна выходной мощности Р_n ИВЭП. Часть этой мощности Р_нр рассеивается в нагрузке, а другая часть Р_н является полезной мощностью нагрузки. При этом КПД нагрузки h_н, можно оценить по формуле:

. (16.2)

Из уравнений (16.1) и (16.2) можно найти мощности Р_п и Р_н, рассеиваемые в нагрузке и ИВЭП:

, . (16.3)

В результате найдем мощность Р_Sр , которая рассеивается в системе:

, . (16.4)

Эффективность ИВЭП можно определить отношением мощности, рассеиваемой ИВЭП, к суммарной рассеиваемой мощности:

, (16.5)

что позволяет приближенно оценить относительные размеры ИВЭП в общих размерах системы. Зависимость m(h_П) при различных значениях h_Н, приведена на рис. 16.2,б.

Прямая линия при h_Н=0 относится к нагрузкам типа ЭВМ, в которых практически вся мощность, потребляемая нагрузкой, превращается в тепло. При этом, чем выше эффективность ИВЭП, тем меньше его объем в общем объеме системы ЭВМ. Если же КПД нагрузки составляет h_Н=0,75, то при КПД ИВЭП h_П=0,75 мощность, рассеиваемая в ИВЭП, составляет около 57% суммарной рассеиваемой мощности и трудно рассчитывать, что размеры ИВЭП будут меньше размеров нагрузки, так как ИВЭП рассеивает всего на 7% больше, чем нагрузка.

Из выполненного рассмотрения следует, что повышение КПД ИВЭП от 0,5 до 0,75 уменьшает тепловые потери в нем почти в три раза, если h_Н=0. При этом можно ожидать, что пропорционально уменьшится и объем ИВЭП, если считать, что рассеиваемая мощность Р_пр определяется поверхностью охлаждения. Однако возможности увеличения КПД ИВЭП ограничены по различным причинам. Так, например, в электронных стабилизаторах непрерывного регулирования КПД можно оценить отношением выходного напряжения U_н к напряжению источника питания U_п.макс:

, (16.6)

а КПД ИВЭП с импульсным стабилизатором приближенно равно отношению

, (16.7)

где U_п.min и U_п.max — минимальное и максимальное значения напряжения на входе стабилизатора, что при U_п.min=U_п.max дает h= 0,78.

Для импульсных ИВЭП теоретическое значение h_п ®1. Однако реальный КПД определяется потерями в элементах: транзисторах, диодах, конденсаторах и др., и обычно не превышает 0,95. Например, выпрямитель на диоде при напряжении 5 В имеет КПД около 0,94. В общем случае оценить зависимость КПД ИВЭП от параметров элементов очень сложно.

Типовые структурные схемы ИВЭП. Структура ИВЭП зависит от типа первичного источника электрической энергии. Все используемые первичные источники можно разделить на две большие группы: источники переменного напряжения и источники постоянного напряжения. Источники переменного напряжения обычно вырабатывают напряжение гармонической формы с фиксированной частотой 50, 400 или 1000 Гц и фиксированным значением 110, 127, 220 или 380 В. Источниками постоянного напряжения могут быть аккумуляторы или солнечные батареи. Аккумуляторные батареи обычно имеют также фиксированное напряжение из ряда: 6, 12, 24 или 48 В.

Структурные схемы ИВЭП, использующих электроэнергию, получаемую от сети переменного напряжения через силовой трансфор­­ма­­­тор, приведены на рис.16.3. Такие ИВЭП можно разделить на три группы: нерегулируемые, регулируемые и стабилизированные.

Схема нерегулируемого ИВЭП с трансформаторным входом приведена на рис. 16.3,а. Она состоит из силового сетевого трансформатора, нерегулируемого выпрямителя и фильтра пульсаций. Эта схема является простейшей и используется в тех случаях, когда требования к удельной мощности и качеству выходных напряжений невысокие.

Рис. 16.3. Структурные схемы ИВЭП с трансформаторным входом:

с нерегулируемым выпрямителем (а), с регулируемым выпрямителем (б)

и со стабилизатором (в)

Если требуется изменять выходное напряжение ИВЭП, то в схему вводится регулируемый выпрямитель, как показано на рис. 16.3,б. Для регулировки выходного напряжения наиболее часто используются тиристорные выпрямители. Основным недостатком такого ИВЭП является необходимость в периодической регулировке выходного напряжения при изменении напряжения сети, что выполняется оператором.

От этого недостатка свободен ИВЭП со стабилизатором, схема которого приведена на рис.16.3,в. В эту схему после фильтра включается стабилизатор с непрерывным или импульсным регулированием выходного напряжения. Удельная мощность такого ИВЭП невели­­­­ка по двум основным причинам: наличию силового трансформатора, работающего на частоте силовой сети, и необходимости использования стабилизатора.

Совершенствование ИВЭП с целью повышения их КПД и увеличения удельной мощности привело к созданию импульсных ИВЭП, в состав которых входят высокочастотные инверторы напряжения. Структурные схемы таких ИВЭП с одним выходным каналом приведены на рис.16.4.

На рис.16.4,а приведена схема ИВЭП, содержащего нерегулируемый сетевой выпрямитель НСВ и конвертор выпрямленного напряжения сети. Конвертор состоит из регулируемого инвертора РИ, работающего на повышенной частоте (обычно 20…100 кГц), трансформаторного выпрямительного узла ТВУ и высокочастотного фильтра ВФ. Для стабилизации выходного напряжения используется схема управления УУ.

Рис. 16.4. Струк­тур­ные схемы им­пуль­сных ИВЭП: с регу­ли­руемым ин­верто­ром (а) и ре­гу­­лируемым сете­вым выпря­мите-

лем (б)

В схеме управ­ле­­ния сравнива­ются выходное нап­ряже­ние U_нИВЭП и на­п­ря­жение опорно­го источника ИОН. Раз­ность этих напря­жений, называемая сигналом ошибки, используется для регулировки частоты РИ (f=var) или скважности импульсов при их неизменной частоте (g=var). Конвертор, выполненный на базе однотактного трансформаторного инвертора, называют трансформаторным однотактным кон­вертором (ТОК). Конвертор, выполненный на базе двухтактного тран­сформаторного инвертора, называют трансформаторным двухтактным конвертором (ТДК).

На рис. 16.4,б приведена схема ИВЭП с регулируемым сетевым выпрямителем (РСВ) и нерегулируемым инвертором (НИ). Остальные узлы в этой схеме имеют то же назначение (и те же обозначения), что и на рис.16.4,а. Отличительной особенностью этой структурной схемы является использование нерегулируемого инвертора НИ. Стабилизация выходного напряжения в этой схеме обеспечивается за счет регулирования напряжения на входе конвертора с помощью РСВ, который обычно выполняют на тиристорах с фазовым регулированием.

Для схемы, приведенной на рис.16.4,а, характерным является то, что инвертор должен быть рассчитан на работу с выпрямленным напряжением сети, которое имеет максимальное значение около 300 В для однофазной сети и около 530 В для трехфазной сети 220/З80 В. Кроме того, изменение частоты или скважности импульсов инвертора РИ приводит к ухудшению фильтрации выходного напряжения. В результате увеличиваются массогабаритные показатели фильтра ВФ, так как его параметры рассчитывают, исходя из минимального коэффициента заполнения импульсов g_min при условии непрерывности тока в нагрузке.

Положительным свойством схемы рис.16.4,а является совмещение функций преобразования напряжения и стабилизации выходного напряжения U_п. Это позволяет упростить схему УУ, так как уменьшается число управляемых ключей. Кроме того, наличие паузы позволяет устранить сквозные токи в ключах инвертора.

Достоинством схемы, приведенной на рис.16.4,б является возможность обеспечения работы инвертора при пониженном напряжении (обычно его снижают в 1,5 …2 раза), поэтому питание инвертора производится напряжением 1З0. ..200 В. Это существенно облегчает работу транзисторных ключей инвертора. Другим достоинством этой схемы является то, что инвертор может работать с максимальным коэффициентом заполнения g_max импульсов и, следовательно, упрощается фильтрация выходного напряжения. Исследование КПД и удельной мощности обеих схем показала, что эти показатели у них отличаются незначительно.

Схемы многоканальных ИВЭП с нерегулируемым сетевым выпрямителем (НСВ) приведены на рис.16.5. В схеме на рис.16.5,а используется нерегулируемый инвертор НИ и индивидуальные стабилизаторы напряжения СТ₁…СТ_n в отдельных каналах. Такая структурная схема может использоваться при небольшом числе выходных каналов. При увеличении числа выходных каналов она становится неэкономичной.

Схема, изображенная на рис. 16.5,б, работает на принципе групповой стабилизации выходного напряжения. Для этого в ней применяется регулируемый инвертор РИ, который управляется напряжением одного из каналов. Стабилизация выходных напряжений в других каналах в этом случае ухудшается, так как они не охвачены обратной связью.

Рис. 16.5. Структурные схемы многоканальных ИВЭП: с индивидуальной

стабилизацией (а) и с групповой стабилизацией (б)

Для улучшения стабилизации напряжения в каналах, не охваченных обратной связью, можно использовать дополнительные индивидуальные стабилизаторы, так же, как в схеме рис. 16.5,б.

Контрольные вопросы

1. Классификация средств электропитания электронных устройств? Обобщённая структурная схема ИВЭП, основные их характеристики?

2. Типовые структурные схемы ИВЭП, их сравнительный анализ?

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Как выбрать блок питания

Руководство покупателя питания: общие сведения об источниках питания

Линия электропитания Jameco Electronics включает широкий выбор источников питания. Они обеспечивают все ваши потребности в источниках питания от настенных адаптеров и настольные блоки питания для открытым/ закрытые источники питания переменного тока в постоянный и преобразователи постоянного тока в постоянный / инверторы постоянного тока.Какой бы инструмент вы ни выбрали в качестве источника питания, вы можете быть уверены, что получите продукцию отличного качества, подходящую для вашей работы.

Условия подачи питания

Линейные источники питания принимают входной сигнал переменного тока (обычно 120 или 240 В переменного тока), понижают напряжение с помощью трансформатора, затем выпрямляют и фильтруют входной сигнал в выход постоянного тока.

Импульсный источник питания принимает входной переменный ток, но сначала выпрямляет и фильтрует в постоянный ток, затем преобразует обратно в переменный ток на некоторой высокой частоте переключения, понижает напряжение с помощью трансформатора, затем выпрямляется и фильтруется в выход постоянного тока.

Разница между линейным и коммутационным процессами заключается в том, что они позволяют использовать разные компоненты. Линейный источник питания обычно менее эффективен, использует более крупный и тяжелый трансформатор, а также более крупные компоненты фильтра.Импульсный источник питания подразумевает более высокий КПД из-за высокой частоты переключения, что позволяет использовать более компактный и менее дорогой высокочастотный трансформатор, а также более легкие и менее дорогие компоненты фильтра. Импульсные источники питания содержат больше общих компонентов, поэтому, как правило, они дороже.

Примечание:
Существует разница между «переключением» на стороне входа и «переключением» на стороне выхода. То, что мы только что обсудили, относится к переключению на выходной стороне.Говоря о стороне входа, существует 2 типа «переключаемых» источников питания:

1) Переключение — автоматически переключает между входами переменного тока и частотами, или
2) Переключаемый — на источнике питания есть ручной переключатель, который меняет диапазон и частота входного переменного тока.

Суммирование, хотя линейный процесс кажется более эффективным из-за более короткого процесса, импульсный источник питания на самом деле более эффективен.

Многие вопросы также возникают при разговоре о » регулируемые источники питания в сравнении с нерегулируемыми. Эти термины относятся к схеме управления источником питания.

В нерегулируемом источнике питания переключающий транзистор работает с постоянным рабочим циклом, поэтому нет ничего, что могло бы управлять выходом. Выходы не имеют определенного значения; вместо этого они немного колеблются при приложении различных нагрузок.Только очень низкое напряжение приведет к отключению источника питания.

В регулируемом источнике питания выходная мощность поддерживается очень близкой к ее номинальной выходной мощности за счет изменения рабочего цикла для компенсации изменений нагрузки. Это обеспечивает лучшую защиту ваших устройств и более точные выходные данные.

Основные отличия регулируемых источников питания от нерегулируемых — это защита и цена. Регулируемые источники питания обеспечивают лучшую эффективность и защиту, но нерегулируемые источники питания значительно дешевле по стоимости.

Есть еще вопросы? Напишите нам на [адрес электронной почты защищен]

Вернуться в центр энергоресурсов >>

Источники питания переменного и постоянного тока и электронные нагрузки от Kepco

Источники питания | Электроника | AMS Technologies

Источники питания

Будь то высокое или низкое напряжение или каскады с регулируемой мощностью, AMS Technologies предлагает компактное и экономичное решение для вашей задачи в области электроснабжения.Помня о том, что каждый проект в области электронной инженерии требует электропитания, мы собрали обширный портфель источников питания в настольных или 19-дюймовых стойках для поддержки ваших приложений и потребностей в питании. Наш ассортимент включает источники питания переменного / постоянного, постоянного и постоянного и постоянного / переменного тока как для низкого, так и для высокого напряжения, а также конденсаторные зарядные устройства и генераторы импульсов высокого напряжения.

Высоковольтные источники питания переменного / постоянного тока

Каждое высоковольтное приложение требует собственных источников питания.На основе технологий и топологий, разработанных и внедренных нашими партнерами, мы можем предложить широкий спектр компактных и надежных решений для большинства требований к высоковольтным источникам питания переменного / постоянного тока. Наши стандартные устройства и системы имеют выходное напряжение до 500 кВ постоянного тока и выходную мощность до нескольких сотен кВт.

В нашем ассортименте высоковольтных источников питания переменного / постоянного тока предусмотрены регулируемые выходная мощность, ток и напряжение. Оптимизированные по весу и размеру, устройства могут быть оптимально интегрированы в системы шкафов, включая необходимые системы защиты и безопасности.

Путем адаптации, модификации или разработки по индивидуальному заказу также могут быть реализованы индивидуальные проекты продуктов, специально предназначенные для требований вашего приложения — в случае, если стандартный продукт не должен соответствовать спецификациям. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить варианты настройки наших источников питания для ваших нужд.

Наши блоки питания переменного / постоянного тока используются производителями оригинального оборудования, поставщиками промышленных услуг и исследовательскими учреждениями в широком спектре коммерческих, оборонных и исследовательских приложений.Типичные области применения включают электростатические фильтры, мощное оборудование для производства полупроводников, источники для электронных ламп, ускорение частиц (модуляторы, магниты), источники частиц, такие как источники ионов, электронов или нейтронов, вакуумная / плазменная обработка, газовые разряды, электромагнитное преобразование, подводная ударная волна. генерация, генерация магнитного поля, тестирование компонентов, аналитические приборы, медицинские диагностические и терапевтические системы или испытательные инструменты.

Зарядные устройства для конденсаторов

Являясь важной частью разрядной цепи, конденсатор заряжается до тех пор, пока переключатель не заставит конденсатор разрядиться и высвободить накопленную энергию.Конденсатор заряжается электрической энергией с помощью конденсаторного зарядного устройства. AMS предлагает широкий ассортимент зарядных устройств для конденсаторов, предназначенных для применения в медицине, научных исследованиях и промышленности. Эти устройства предлагают широкий спектр вариантов управления для правильной и безопасной зарядки цепи.

спроектированы как надежный источник тока, при этом источник отключается с максимальной точностью при достижении желаемого зарядного напряжения. Достижимая точность зависит в первую очередь от наклона кривой зарядки и времени реакции схемы управления.

В наших зарядных устройствах для конденсаторов частота повторения до 100 Гц является стандартной, а точность повторной зарядки до <0,1%. По желанию, мы также реализуем частоту повторения до нескольких кГц. При более низких градиентах кривой заряда, например в режиме подзарядки с частичным разрядом или с более низкой частотой повторения при высокой нагрузочной способности также возможна точность выше 0,01%.

Генераторы импульсов высокого напряжения

Наш ассортимент генераторов импульсов высокого напряжения включает в себя автономные устройства, преобразующие 24 В постоянного тока в 5.5 кВ для возбуждения ячеек Поккельса до модульных генераторов импульсов для коротких импульсов, предназначенных для широкого спектра применений, таких как импульсные микроволновые источники, импульсный газовый разряд, лазеры, генерация электромагнитного поля или тестирование компонентов. С помощью этой модульной концепции можно реализовать гирляндные системы с возможностью расширения для обеспечения выходной мощности до 1 МВт.

Источники питания — Restarters Wiki

На этой странице описаны источники питания: различные типы и принцип их работы, способы диагностики и возможные способы их устранения.

Сводка

Многие части электронного оборудования включают в себя блок питания (часто сокращенно PSU) для преобразования исходной электроэнергии из сети или батареи в необходимую форму. На этой странице мы объясняем несколько этапов этого процесса преобразования и различные способы их достижения, а также способы распознавания связанных компонентов.

Источникам питания часто поручено управление и преобразование относительно большого количества энергии в довольно небольшом пространстве, и некоторая часть этой мощности неизбежно будет потрачена впустую в виде тепла.Этот нагрев может привести к сбоям.

Безопасность

Работать с источниками питания с питанием от сети может быть опасно, если вы полностью не понимаете, что делаете. Они часто содержат конденсаторы большой емкости, которые могут сохранять опасное напряжение даже после отключения от сети.

Зачем нужен блок питания?

Источник питания выполняет некоторые или все из следующих целей:

• Преобразование напряжения или ограничение тока : Электропитание от сети составляет 240 В, что слишком много для большинства электронных устройств и опасно, если пальцы могут попасть в него, поэтому может потребоваться снижение напряжения.В некоторых случаях (например, микроволновая печь или питание импульсной лампы фотоаппарата) требуется преобразование на более высокое напряжение. Некоторым устройствам, таким как люминесцентные лампы и светодиоды, требуется определенный ток, а не напряжение. Устройство или схема, которая обеспечивает это, часто называют балластом.
• Изоляция : Даже несмотря на то, что напряжение может снизиться, если остается прямой электрический путь к сети, это все равно может быть опасно. Профессиональные электроинструменты, особенно если они используются на открытом воздухе, часто получают питание через изолирующий трансформатор, чтобы прервать этот путь.
• Выпрямление : Питание от сети переменного тока, что означает, что он меняет направление 100 раз в секунду (или 120 раз в США и некоторых других странах). Хотя это нормально для обогрева, некоторых видов освещения и большинства электродвигателей, для электроники обычно требуется постоянный ток, который идет только в одном направлении. Ректификация — это технический термин, обозначающий преобразование переменного тока в постоянный.
• Сглаживание : Исправленный и сглаженный ACAC мгновенно падает до нуля при изменении направления на противоположное, и если вы просто исправите его, он все равно будет падать до нуля 100 раз в секунду.Это может быть нормально, например, если вы просто используете его для зарядки аккумулятора, но электронное оборудование обычно не справляется с этим. Например, в звуковом оборудовании это вызовет очень громкое жужжание, которое заглушит музыку. Сглаживание сохраняет электрическую энергию, чтобы заполнить промежутки и сгладить поток, немного похоже на то, как глушитель на автомобиле сглаживает поток выхлопных газов, чтобы сделать его тише.
• Правило : Если входное сетевое напряжение изменяется, выпрямленный и сглаженный выходной сигнал будут пропорционально изменяться.И если не используются большие и дорогие сглаживающие компоненты, останется определенная «рябь», которая может вызвать раздражающий гул в звуковом оборудовании. Если питание осуществляется от батареи, ее напряжение будет падать по мере разряда. Выходное напряжение также может падать по мере того, как вы потребляете все больше и больше тока. Электронное оборудование часто нуждается не только в очень плавном, но и с достаточно точным напряжением, чтобы можно было оптимизировать конструкцию. Регламент это предусматривает. Есть два вида регуляторов напряжения:
  • В линейном регуляторе избыточная входная мощность просто поглощается и превращается в тепло, немного, если избыток небольшой, или больше, если он больше.Это немного похоже на то, как положить кирпич на акселератор вашего автомобиля и контролировать скорость с помощью тормоза. Это расточительно, но дешево, тем не менее, этого может быть достаточно для устройств с низким энергопотреблением, если им не нужно выжать максимум из батареи.
  • В импульсном регуляторе питание включается и выключается до нескольких миллионов раз в секунду, при этом время включения непрерывно регулируется для компенсации изменений на входе или мощности, потребляемой нагрузкой. Это похоже на комнатный термостат, который работает большую часть времени, чем холоднее на улице, чтобы поддерживать примерно постоянную температуру в помещении.Так же, как тепловая инерция помещения сглаживает колебания температуры при включении и выключении термостата, необходимо сглаживать выход импульсного регулятора. Однако сглаживающие компоненты могут быть намного меньше, чем требуется для сглаживания выпрямленной сети, поскольку они обычно должны накапливать энергию только в течение нескольких миллионных долей вместо сотых долей секунды. Используется небольшой конденсатор, а в некоторых конфигурациях небольшая катушка также хранит энергию в виде магнетизма.

Хорошо спроектированный импульсный стабилизатор можно сделать очень эффективным, но он более сложный.Раньше это означало, что импульсные источники питания были более дорогими, но теперь это уже не так. Стоимость железа и меди в сетевом трансформаторе остается высокой, но стоимость дополнительной электроники в импульсном блоке питания за последние годы резко упала.

Имея небольшой опыт, как правило, легко определить, является ли источник питания линейным или переключаемым, даже не открывая его, просто взвесив его в руке. Линейный источник питания будет содержать сетевой трансформатор с довольно тяжелым железным сердечником, тогда как импульсный источник будет намного легче.

Импульсный источник питания, используемый с портативным компьютером или зарядным устройством для телефона, обычно включает в себя все вышеперечисленные элементы, но не в том же порядке. Необработанный входной сигнал сети выпрямляется и примерно сглаживается, давая сетевое напряжение постоянного тока. Затем он поступает в импульсный регулятор. Импульсный стабилизатор включает трансформатор для обеспечения изоляции, а также для снижения напряжения до более управляемого уровня. Поскольку трансформатор работает с очень высокой скоростью переключения, он может быть намного меньше, чем сетевой трансформатор, работающий с той же мощностью, поскольку он преобразует мощность в гораздо меньшие блоки.Без громоздкого сетевого трансформатора, содержащего много железа и меди, импульсный источник питания можно сделать намного легче и компактнее.

Линейные блоки питания

Эксплуатация

На анимации выше показаны различные уровни сложности линейного источника питания. Линейные источники питания, предназначенные для работы от сети, содержат трансформатор с железным сердечником, обеспечивающий изоляцию и снижение напряжения, а также другие компоненты по мере необходимости.

• Блок питания переменного тока содержит только трансформатор и, возможно, предохранитель (показан на входе трансформатора).Трансформатор имеет 2 обмотки: первичная подключена к сети, а вторичная подключена к выходу и, как правило, обеспечивает гораздо более низкое напряжение. Вы редко встретите такой простой источник питания, как этот, поскольку большинству низковольтного оборудования нужен постоянный, а не переменный ток.
• В блоке питания постоянного тока добавлен выпрямитель, обычно состоящий из 4 диодов (возможно, в одном корпусе с 4 выводами), образующих мостовой выпрямитель. Выходной сигнал далеко не постоянный, но, по крайней мере, он идет только в одном направлении, поэтому его достаточно для очень простого зарядного устройства.

• Сглаженный источник питания добавляет конденсатор, который накапливает электрический заряд во время пиков и доставляет его в промежутки между циклами, поэтому его часто называют резервуарным конденсатором. Это всегда будет оставлять пульсацию на выходе, но достаточно большой конденсатор может сделать его достаточно маленьким.
• Стабилизированный источник питания дополнительно содержит линейный регулятор. Это не только устраняет пульсации, но и дает довольно точное выходное напряжение, даже если напряжение в сети меняется.

На фото показан сглаженный блок питания, который был взломан с добавлением линейного регулятора.

Иногда можно встретить блок питания, разделенный на две части, например, настенный куб, подключенный к сетевой розетке и содержащий сглаженный блок питания, и линейный регулятор в самом оборудовании.

Поиск неисправностей

Поиск неисправностей в линейном источнике питания прост, если вы понимаете, как он работает. Вы можете выполнить следующие логические шаги:

• Сначала произведите визуальный осмотр.Сетевая вилка и шнур в хорошем состоянии, без признаков потрескавшейся или поврежденной изоляции? Есть ли видимые признаки перегрева или возгорания, особенно трансформатора? Проверьте резервуарный конденсатор на наличие каких-либо признаков вздутия или утечки. Был ли запах гари или перегрева, когда он перестал работать?
• Проверить плавкий предохранитель и проверить целостность цепи от каждого из токоведущих и нейтральных контактов вилки сетевого шнура до трансформатора.
• Проверить каждый из 4 диодов измерительным прибором на диодном диапазоне.В случае диодного моста в одном корпусе проверьте между каждым из входов переменного тока и каждым из положительных и отрицательных выходов.
• Если можете, проверьте резервуарный конденсатор. Вы можете проверить его в цепи с помощью тестера конденсаторов, но вы получите более надежный результат, если сможете распаять его. (Некоторые измерительные приборы имеют диапазон емкости.)
• Подключите блок питания, предварительно убедившись, что никто не прикоснется к незащищенной сети со стороны сети питания трансформатора.Выполните следующие тесты:
  • С помощью измерительного прибора в диапазоне переменного напряжения проверьте напряжение на вторичной обмотке трансформатора (или на входе мостового выпрямителя). Оно должно быть больше (до двух раз) номинального выходного напряжения источника питания. В противном случае трансформатор может быть неисправен или иметь разрыв соединения.
  • С помощью измерительного прибора в диапазоне постоянного напряжения проверьте напряжение на выходе мостового выпрямителя или на накопительном конденсаторе. Это должно быть около 1.В 4 раза больше переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. В противном случае неисправен мостовой выпрямитель.
  • С помощью измерительного прибора в диапазоне постоянного напряжения проверьте выход линейного регулятора напряжения. Это должно быть номинальное выходное напряжение источника питания. В противном случае, вероятно, неисправен линейный регулятор.

Импульсные источники питания

Эксплуатация

В импульсном источнике питания первичная сеть переменного тока выпрямляется с помощью мостового выпрямителя, а затем сглаживается накопительным конденсатором, обеспечивая постоянное напряжение около 300 В (пиковое напряжение сети переменного тока).Он используется для управления генератором, который преобразует ток обратно в переменный или очень часто просто включает и выключает его, обычно с частотой 50 кГц — 1 МГц. Затем он питает первичную обмотку трансформатора, служа двойной цели: снижение напряжения и изоляция от сети. Когда трансформатор приводится в действие постоянным током, а не переменным током, он обеспечивает в основном однонаправленный двухпозиционный выход на вторичной обмотке. В этом случае мостовой выпрямитель не требуется, и вместо него в качестве выпрямителя можно использовать одиночный диод, в основном просто для предотвращения обратного протекания тока через трансформатор от накопительного конденсатора во время полупериодов выключения.

Усилитель ошибки сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением и подает напряжение, пропорциональное разнице, обратно на генератор через оптоизолятор. Таким образом, если выходное напряжение слишком высокое, это заставляет генератор генерировать более короткие импульсы или импульсы с более низкой частотой, или, возможно, даже на мгновение отключает генератор, и наоборот, если выходное напряжение слишком низкое. Оптоизолятор состоит из светодиода и светочувствительного транзистора в едином корпусе, электрически изолированном друг от друга.Вместе с трансформатором это позволяет полностью изолировать выход от сети.

На практике вы часто встретите незначительные вариации на тему. Усилитель ошибки может не существовать как таковой; часто в схеме используется тот факт, что светодиод (как в оптоизоляторе) вообще не работает, пока вы не приложите определенное минимальное напряжение, и поэтому это напряжение эффективно используется в качестве опорного напряжения.

Генератор обычно представляет собой интегральную схему, но очень часто он управляет отдельным силовым транзистором, чтобы фактически включать и выключать ток, подаваемый на трансформатор.

Часто между входом сети и мостовым выпрямителем имеется фильтр, состоящий из конденсатора и / или катушки индуктивности. Это предотвращает утечку любых высоких частот из генератора в сеть и создание помех в другом оборудовании.

Ноутбуки неизменно поставляются с отдельным импульсным блоком питания и зарядным устройством, работающим, как указано выше, и подающим напряжение 15–20 В. Внутри самого портативного компьютера это будет управлять несколькими дополнительными импульсными источниками питания, чтобы генерировать несколько напряжений, необходимых для внутреннего пользования.Они работают примерно так же, за исключением того, что мостовой выпрямитель и накопительный конденсатор не нужны, поскольку они питаются от зарядного устройства постоянным током. Кроме того, нет необходимости в изоляции, поскольку эту функцию уже выполняет зарядное устройство, и поэтому вместо трансформатора используется простой индуктор.

Лампочки с низким энергопотреблением часто содержат импульсный источник питания, который, опять же, не требует изоляции и поэтому может не содержать трансформатора.

Обозначение компонентов

На фотографиях вид сверху и снизу импульсного блока питания от настенного куба.

Внизу отчетливо видны мостовой выпрямитель, интегральная схема генератора и оптоизолятор. Последняя занимает очень четкое разделение на печатной плате между частями высокого и низкого напряжения. Любой импульсный источник питания, с которым вы столкнетесь без этого разделения (например, некоторые дешевые дальневосточные зарядные устройства), потенциально опасен и должен быть утилизирован. (Этот источник питания имеет выбираемое выходное напряжение, желтая часть является переключателем напряжения.)

Вверху четко видны накопительный конденсатор и трансформатор, которые, как и оптоизолятор, перекрывают делитель высокого / низкого напряжения.Переключающий транзистор, управляемый генератором, выполняет тяжелую работу по включению и выключению тока. Также имеется сетевой фильтр на входе.

Поиск неисправностей

Выявление неисправности импульсного источника питания может ограничиваться визуальным осмотром. Кроме того, это намного сложнее линейного из-за большей сложности. Кроме того, преобладание компонентов для поверхностного монтажа значительно затрудняет ремонт.

Портативный компьютер и некоторые другие блоки питания типа «настенный куб» или отдельно стоящие имеют герметичные корпуса и, как правило, не предназначены для открывания.Если вы действительно откроете корпус, маловероятно, что вы сможете повторно запечатать его в соответствии со стандартом, который прошел бы тест на электробезопасность. Если бы он открылся во время использования, вполне вероятно, что очень опасных металлических частей под напряжением будут обнажены.

Обратите внимание, что обычно очень опасно пытаться найти неисправность в регуляторе режима переключения, проверяя напряжения при его включенном состоянии, поскольку обычно невозможно обнажить сторону низкого напряжения, не открывая также сторону высокого напряжения, которая непосредственно подключен к сети.В любом случае неисправности более вероятны в цепях высокого напряжения, которые часто более сложные.

Прежде чем проводить любую диагностику, отключите устройство от сети. Учтите также, что даже в этом случае накопительные конденсаторы на стороне сети могут сохранять опасный заряд в течение длительного времени, что потенциально может привести к смертельному поражению электрическим током.

На стороне высокого напряжения может быть несколько накопительных конденсаторов — убедитесь, что все они разряжены. Иногда большая часть заряда конденсаторов уходит через присоединенную к ним схему или в результате утечки, но вы не хотите обнаруживать, что он не разрядился, получив электрический ток , поэтому начните с предположения, что они не разрядились. t разряжено.

Перед тем, как продолжить, убедитесь, что вы знаете, как безопасно разрядить конденсаторы.

Теперь вы можете безопасно выполнить визуальный осмотр на предмет каких-либо признаков перегрева, протекания или вздутия электролитических конденсаторов.

Проверьте целостность цепи от вилки до мостового выпрямителя. Это будет включать предохранитель в вилке, возможно, другой предохранитель на печатной плате и часто входной сетевой фильтр.

Проверьте каждый из 4 диодов, входящих в мостовой выпрямитель.Если можете, проверьте резервуарный конденсатор.

Помимо этого, тестирование становится все труднее. Генератор часто представляет собой интегральную схему, которую сложно протестировать, но иногда он содержит один или два транзистора, которые вы можете распаять и протестировать. Проверьте маркировку транзисторов и найдите их в Google. Если они не сработали, есть большая вероятность, что вы сможете найти замену.

Wall Industries, Inc. | Производство энергетической продукции в США с 1961 г.

Обновление COVID-19: будучи важным поставщиком для нескольких отраслей, Wall Industries считается важным бизнесом и останется открытым и работающим.

Преобразователи постоянного тока в постоянный

1/2 до 1500 Вт

доступны в диапазоне от 1/2 до 1500 Вт. Мы предлагаем закрытые, монтажные платы для ПК, сквозные отверстия, монтаж на шасси, закрытые и открытые корпуса с воздушной вентиляцией.

Источники питания переменного / постоянного тока

от 1 до 6000 Вт

переменного / постоянного тока доступны от 1 до 6000 Вт. Мы предлагаем открытые, закрытые с вентиляцией, U-образные, закрытые, DIN-рейки, закрытые с вентилятором, настенные и настольные.

Стандартные и специальные преобразователи постоянного тока в постоянный и блоки питания переменного тока в постоянный

Wall Industries предлагает стандартные, модифицированные (полу-нестандартные) и полностью настраиваемые блоки питания и преобразователи. Мы гордимся тем, что поставляем преобразователи постоянного тока в постоянный и решения для источников питания переменного и постоянного тока широкому кругу компаний и организаций в военной, медицинской, промышленной, высокотехнологичной и энергетической отраслях. Таким образом, наши проекты и продукты соответствуют отраслевым стандартам производства и проектирования, включая: спецификации Cisper, UL60601-1 и Mil-Std-1275 для стандартов на военные автомобили, и это лишь некоторые из них.

Мы придерживаемся этических норм ведения бизнеса, что включает в себя своевременное обновление всей необходимой документации по соблюдению нормативных требований, но также распространяется и на работу наших отделов маркетинга и продаж. По возможности мы стремимся делиться своими взглядами на нашу работу в нашем блоге. Наша команда обсуждает с нашими техническими экспертами исследовательские статьи, написанные на нашем веб-сайте. Их образование и опыт неоценимы для создания точных и информативных постов и статей. Каждая статья проверяется фактами перед публикацией и регулярно проверяется, чтобы гарантировать их актуальность и актуальность.

Wall Industries предоставляет своим клиентам первоклассный сервис уже более 50 лет. Наша команда инженеров-проектировщиков электрических и механических систем использует проверенные топологии и концепции проектирования для создания преобразователя или источника питания в соответствии с вашими требованиями к питанию. Мы гордимся тем, что прислушиваемся к мнению наших клиентов, чтобы успешно понять ваше видение, прежде чем мы поручаем нашим инженерам изучить ваши спецификации. Мы понимаем, что осмотрительность имеет первостепенное значение при работе над этими индивидуальными проектами, и наслаждаемся возможностью своевременно и эффективно предоставлять уникальные энергетические решения.

Если у вас нет подробной спецификации, команда инженеров Wall поможет вам определить, каковы ваши требования к питанию и как лучше всего предложить решение. Наши инженеры предложат вам информированный совет о том, как наилучшим образом достичь ваших целей в области мощности. По запросу они разрабатывают продукты, которые работают при температуре от -55 ° C до + 125 ° C, и гарантируют, что вы получите предварительный дизайн для вашей оценки перед началом производства вашего специализированного источника питания.

Мы стремимся поставлять только продукцию высочайшего качества и гордимся этой рабочей этикой.Все наши продукты тщательно спроектированы, протестированы и доставлены вам в кратчайшие сроки.

Благодаря регулярным консультациям, тщательной разработке и тщательному тестированию мы предлагаем инновационные и целенаправленные решения для ваших требований к источникам питания.