Напряжение и частота сети различаются в разных странах. Например, в России и большинстве европейских стран эти значения составляют 220 В и 50 Гц соответственно, в то время как в США напряжение в сети составляет 120 В, а частота — 60 Гц.
Блок питания — описание видов, характеристики и применение
Термин «источник питания», вероятно, на слуху у каждого из нас. Это естественное требование для бытовых приборов и промышленного оборудования. Однако то, что находится в «черном ящике» (часто в прямом смысле), мало кому из пользователей интересно. В некоторых случаях эти знания могут оказаться полезными.
Немногие потребители напрямую питаются от сети переменного тока 220 вольт. В большинстве случаев требуется определенный уровень постоянного тока. Обычно это напряжение составляет от 3,3 до 24 вольт. Источник питания преобразует сетевое напряжение (назовем его первичным) в постоянный ток (вторичный). В некоторых случаях сетевой источник питания может быть, например, источником питания автомобиля или мотоцикла. При этом почти всегда используется напряжение 12 вольт (иногда 6 или 24 вольта). Для некоторых потребителей этого достаточно. Некоторые из них требуют большего или меньшего напряжения. В этом случае используется повышающий/понижающий DC-DC преобразователь, который также является источником питания.
Этот термин также охватывает устройства, обычно называемые зарядными устройствами. В основном они используются для зарядки аккумуляторов мобильных устройств (или автомобилей), но также являются источниками питания.
Виды БП их ключевые отличия плюсы и минусы
Источники питания можно разделить на несколько категорий. Например, встроенные и переносные источники питания. Встроенные источники питания используются только для питания входящих в них устройств. В качестве примера можно привести блоки питания для телевизоров и компьютеров.
Устройства с подключаемыми модулями часто имеют выходы для подачи питания на внешние устройства. Например, порт USB на компьютере служит для этой цели (в дополнение к функции передачи данных).
Портативные источники питания включают источники питания для ноутбуков, мобильных телефонов и планшетов. Они могут быть использованы для питания других устройств — с использованием аналогичных или соответствующих параметров мощности.
Источники питания также можно разделить по признаку сети (сетевые или автомобильные), конфигурируемости, наличию стабилизации и другим критериям. Однако главным отличием, которое в первую очередь определяет характеристики потребителя и ассортимент источников, является их схемотехника.
Трансформаторные источники
Это наиболее традиционный источник вторичных тенденций, схемы которого разрабатывались десятилетиями.
Схемы таких источников просты, содержат мало компонентов и не имеют дорогостоящих комплектующих. Единственные проблемы — это вес и габариты. При увеличении выходной мощности требуются более мощные трансформаторы, которые наматываются на железный сердечник трансформатора. Увеличение выходного тока также вызывает проблемы с отводом тепла от выпрямительных диодов. Это решается использованием громоздких металлических охладителей. Для сглаживания пульсаций при большой нагрузке требуются оксидные конденсаторы с большей емкостью. Это также увеличивает размер и вес. Использование линейных регуляторов для поддержания определенного напряжения обеспечивает большое количество энергии для стабилизированных компонентов.
Все это в настоящее время значительно сократило область применения этих источников питания. Они используются только в качестве источников питания малой мощности и там, где есть особые требования к чистоте выходного напряжения. Единственный реалистичный способ взглянуть на этот тип источника питания сегодня — использовать старое телевизионное и аудио оборудование из прошлого.
Бестрансформаторные
Существуют технические решения для снижения веса обычных пружин. Вместо трансформаторов используются балластные резисторы или конденсаторы. Здесь происходит снижение чрезмерного напряжения.
Этот метод кормления имеет ряд существенных недостатков.
- на балласте впустую рассеивается большая мощность;
- выходное напряжение в отсутствие стабилизатора имеет ярко выраженную зависимость от нагрузки.
И самое главное, в таких системах отсутствует гальваническая развязка от первичного источника питания, и все компоненты устройства находятся под полным сетевым напряжением на земле. Поэтому такие источники питания редко используются в качестве очень недорогих зарядных устройств.
Импульсные
Наиболее распространенными источниками питания для бытового и промышленного оборудования являются импульсные источники питания. Их выходные секции содержат все те же элементы, что и обычные устройства.
- трансформатор, преобразующий первичное напряжение во вторичное;
- выпрямитель;
- сглаживающий фильтр.
Типы в зависимости от назначения
Большинство пользователей мало интересуются схемой источника питания. И такой подход оправдан (если только в источнике питания нет трансформатора. В таком случае полезно знать, что это источник повышенного риска). В повседневной жизни источники питания делятся по другим критериям.
Мощные
Деление источников питания на типы мощности весьма условно. Пределы между источниками питания высокой и низкой мощности не определены в нормативных документах. Обычные ограничения по току могут быть установлены на уровне 3-5 ампер при мощности — 15-25 ватт. Все, что выше этой линии, считается высокой мощностью. Различие в основном проявляется в блоках питания ноутбуков.
К этому типу домашних источников питания относятся, в частности, преобразователи питания для светодиодных лент. Например, при выходном уровне напряжения 12 вольт они могут обеспечивать мощность 10 или 20 ампер, в зависимости от конструкции (блоки питания большой мощности часто изготавливаются с вентиляторами принудительного охлаждения). Это соответствует 120 или 240 ваттам.
Маломощные
Этот тип источника питания включает в себя зарядное устройство для мобильных устройств. Большинство из них обеспечивают мощность до 2 ампер (при напряжении 5 вольт выходная мощность может достигать 10 ватт). Этого достаточно для зарядки аккумулятора при нормальной работе. Для быстрой зарядки требуется ток не менее 5 ампер. В качестве альтернативы можно использовать источник питания от 0,5 А до 1 А. Они мало помогают в восстановлении питания телефонов и планшетов, но предназначены для зарядки беспроводных наушников и аккумуляторов для других маломощных устройств.
Ультратонкие
Источники питания этой категории имеют толщину 12-20 мм при мощности до 200 Вт и толщину до 35 мм при мощности до 400 Вт. Их легко скрыть в деталях интерьера или использовать в ограниченном пространстве. Такие ресурсы необходимы для вывесок и фотобудок.
Влагозащищенные
Источники вторичного напряжения можно разделить на нормальные и водонепроницаемые типы в зависимости от степени защиты. Чтобы определить, к какой категории относится источник питания, на заводской табличке или в технической документации должно быть указано обозначение типа IP ZY. Здесь Z — число от 0 до 6, обозначающее защиту от попадания твердых частиц, а второе число — Y (от 0. 9) указывает на защиту воды. Чем выше цена, тем выше защита. Например, IP 20 означает, что источник питания не защищен от воды, а IP 67 означает, что устройство выдерживает погружение на глубину до 100 см в течение 30 минут. Следует понимать, что все расходы должны быть оплачены. Если вы выбираете бытовой источник питания, то экономически не имеет смысла покупать устройство с высоким уровнем защиты. Напротив, источники питания, предназначенные для использования вне помещений, должны иметь класс защиты не ниже 3. Если класс защиты низкий, источник питания будет работать только до первого дождя.
Трансформаторные источники питания сегодня встречаются очень редко — они используются только в старых электронных устройствах. К недостаткам относятся большие размеры, большой вес и низкая эффективность (из-за высоких тепловых потерь). Единственными преимуществами являются простота схемы и надежность.
Виды блоков питания и их различия.
Существует два основных типа источников питания: трансформаторные источники питания и импульсные источники питания. В следующем разделе описаны устройства, их различия, преимущества и недостатки.
Этот тип источника питания является самым простым и самым классическим. Ниже приведена схема источника питания этого типа с биполярным выпрямителем.
Наиболее важным элементом этого типа источника питания является вырожденный трансформатор (вместо него можно использовать однообмоточный трансформатор). Первичный байпас этого элемента рассчитан исключительно на входное сетевое напряжение. Другой важной частью этого типа БП является выпрямитель. Это преобразует переменное напряжение в однонаправленное импульсное постоянное напряжение. В большинстве случаев используется однополупериодный или двухполупериодный выпрямитель. Первый состоит из одного диода, а второй — из двух из четырех диодов, образующих диодный мост. В некоторых случаях можно использовать другие схемы. Примерами являются трехфазные выпрямители и выпрямители двойного напряжения. Последней важной частью адаптера питания является фильтр, который сглаживает пульсации, создаваемые выпрямителем. Эта секция обычно представлена конденсатором большой емкости.
Размеры трансформатора. Следующее уравнение вытекает из основных законов электротехники.
(1/n)~f*S*B
В этой формуле n — число оборотов на вольт, f — частота переменного тока, S — площадь поперечного сечения магнитной цепи, а B — индукция магнитного поля в магнитной цепи.
Уравнение представляет собой не мгновенное значение, а ширину B.
На практике величина индукции магнитного поля (B) ограничена ядерной задержкой. Это приводит к перегреву и потерям на намагничивание в трансформаторе.
Для частоты переменного тока (f) 50 Гц в конструкции трансформатора переменными остаются только S и n. На практике используется такая эвристика: n (значение 55-70) / S (см ^ 2).
Увеличение площади поперечного сечения магнитопровода (S) увеличивает размеры и вес трансформатора. Уменьшение значения S увеличивает значение n, а для небольших трансформаторов уменьшается площадь поперечного сечения проводника (иначе обмотки не поместились бы в сердечнике).
При увеличении значения N и уменьшении площади участка пересечения активное сопротивление обмотки значительно возрастает. Для трансформаторов малой мощности этим можно пренебречь из-за малого тока. Однако с ростом мощности увеличивается ток, что в сочетании с сильным сопротивлением обмотки приводит к значительным потерям тепловой энергии.
Все вышесказанное приводит к тому, что стандартные трансформаторы 50 Гц с высокой мощностью (необходимые для питания компьютеров) могут быть спроектированы только как устройства с большим весом и габаритами.
Современные источники питания используют другой подход, который увеличивает F-значение, достигаемое при использовании прерывистого режима работы. Эти источники питания намного легче и намного меньше по размеру, чем трансформаторы. Источники питания периодического действия также менее требовательны к входному напряжению и частоте.
Преимущества трансформаторов БП
- Простота изделия;
- Надёжность конструкции;
- Доступность элементов;
- Отсутствие создаваемых радиопомех.
Недостатки трансформаторов БП
- Большой вес и габариты, которые увеличиваются вместе с мощностью;
- Металлоёмкость;
- Необходимость компромисса между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения.
Импульсный БП и его устройство.
Ниже приведена схема источника питания плазмы (это самая простая схема из имеющихся)
Фактически, прерывистое включение, которое включает источники питания транзитного типа, представляет собой инверторную систему. Это означает, что входящая энергия сначала восстанавливается (т.е. формируется постоянный ток), а затем преобразуется в прямоугольные импульсы определенной частоты и ритма окружности. Эти прямоугольные импульсы подаются на трансформатор (если конструкция источника питания предусматривает гальваническую развязку) или непосредственно на выходной ФНЧ (если гальваническая развязка отсутствует). Повышение частоты улучшает характеристики трансформатора, а тот факт, что для импульсных источников питания требования к сечению пересечения сердечника значительно снижены, позволяет использовать трансформаторы гораздо меньших размеров, чем в классических решениях.
В отличие от низкочастотных трансформаторов, в которых в большинстве случаев используется электротехническая сталь, сердечники импульсных трансформаторов могут быть изготовлены из черного материала.
Стабилизация напряжения в источниках питания с прерывистым питанием достигается за счет отрицательной обратной связи. Это позволяет выходному напряжению быть относительно стабильным. Она может быть разработана различными способами. Если источник питания гальванически развязан, то наиболее распространенным методом является использование одного или нескольких секторов выходной обмотки трансформатора. Рабочий цикл на выходе ШИМ-контроллера зависит от сигнала обратной связи, который, в свою очередь, зависит от выходного напряжения. Если нет возможности отключения от источника питания, используется обычное резистивное деление напряжения. Это позволяет прерывистому источнику питания поддерживать постоянное выходное напряжение.
Уважаемый читатель! Я дочитал статью до конца. Получили ли вы ответ на свой вопрос? Напишите несколько слов в комментариях. Если вы не нашли ответ, пожалуйста, уточните, что вы ищете, или откройте содержание блога.
Блок питания — важный компонент компьютера
Приветствую тебя, дорогой читатель. У меня следующий вопрос. Недавно мой компьютер начал тормозить. И это совпало со снижением напряжения в электрической сети. И я заметил это по свечению ламп. Поэтому все подозрения о вирусе или другой неисправности были немедленно отвергнуты.
Только мой старый блок питания просто не справлялся, не хватало мощности, чтобы вытянуть тренд на нужный уровень. Отсюда возникли системные проблемы. И в этой статье я делюсь с вами некоторыми мыслями о компьютерных блоках питания.
Это небольшой компонент компьютерной системы (не видеокарта), скажете вы. Так зачем же писать об этом статью? Проще говоря, многие люди не оказывают блокам питания своих компьютеров должного «уважения», что может привести к неприятным последствиям. Итак, давайте узнаем, зачем нужен адаптер питания для компьютера и как правильно его выбрать.
Что собой представляет блок питания и для чего служит
Блок питания (или PSU) является источником энергии для системного блока и отвечает за обеспечение энергией других компонентов. От БП зависит долговечность и стабильность работы всей системы. Кроме того, блок питания компьютера предотвращает потерю информации с персонального компьютера, предотвращая чрезмерное напряжение электричества.
Я уверен, что каждый технически грамотный человек знает, что персональные компьютеры питаются от розеток. Однако не все пользователи знают, что компоненты системы не могут получить энергию сразу. И теперь мы подошли к самому интересному моменту: зачем нужно питание компьютера? Две причины:.
- Во-первых, ток в электросети переменный, что очень «не нравится» компьютерам. Блок питания делает ток постоянным, исправляя положение;
- Во-вторых, каждый компонент ПК, да и ноутбука, требует различного напряжения. И вновь на помощь приходит БП, выдавая процессору и видеокарте необходимый ток.
