Как снизить напряжение импульсного блока питания

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Построение источников бесперебойного питания с двойным преобразованием, широко используемых в современных хранилищах данных, на базе карбид-кремниевых MOSFETs производства Wolfspeed позволяет уменьшить мощность потерь в них до 40%, а также значительно снизить занимаемый ими объем и стоимость комплектующих.

Компэл объявляет о значительном расширении складского ассортимента продукции Connfly. Универсальные коммутирующие компоненты, соединители и держатели Connfly сочетают соответствие стандарту ISO9001:2008, высокую доступность и простоту использования. На текущий момент на складе Компэл – более 300 востребованных на рынке товарных наименований с гибкой ценовой политикой.

_________________
Мудрость приходит вместе с импотенцией.

А он хотел тебе сказать, что перематывать вторичку надо, а не самопитание

_________________
Прости нам, господи, благодеяния наши.
Пренебрежение правилами ТБ улучшает генофонд человечества.

_________________
Мудрость приходит вместе с импотенцией.

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: Bing [Bot] , StrangerIV, Жерар и гости: 59

Источник

Как уменьшить напряжение импульсного блока питания?

Импульсные блоки питания

Блоки питания (БП) предназначены для реализации вторичной мощности в электрических цепях, а также для преобразования напряжения до необходимых значений. Элементы могут быть встроены в оборудование или подключаться самостоятельным звеном.

Виды блоков питания

Существует два принципа преобразования электроэнергии в устройствах: на основе аналогового трансформатора и на импульсных блоках питания (ИБП).

Ассортимент датчиков контроля сыпучих веществ

Трансформаторные БП. Особенность блоков питания такого типа заключается в использовании силового трансформатора для изменения напряжения в сети. Устройства понижают амплитуду синусоидальной гармоники и направляют ее в выпрямитель, состоящий из силовых диодов. Сглаживание происходит за счет параллельно подключенной емкости. Окончательная стабилизация питающего напряжения осуществляется в полупроводниковой схеме с резисторами.

Трансформаторные преобразователи до недавнего времени были единственными в своем роде, но имели недостатки:

• большой вес и крупные габариты;
• высокую стоимость, зачастую многократно превосходящую цену остальных компонентов сети.

Импульсные БП. В конструкции устройства нет понижающего трансформатора. Почти во всей современной аппаратуре установлены именно импульсные блоки питания как наиболее компактные и эффективные.

Преимущества и недостатки импульсных блоков питания

Основные преимущества ИБП:

• Малый вес и компактные размеры. Уменьшение габаритов устройств обусловлено переходом от использования тяжелых силовых трансформаторов. В ИБП нет линейных управляющих систем, которые требуют установки больших охлаждающих радиаторов. Повышение частоты обрабатываемых сигналов также позволило уменьшить размеры конденсаторов.
• Высокий КПД. Низкочастотные трансформаторы характеризуются значительными потерями энергии в виде тепла, которое образуется в результате электромагнитных преобразований. В ИБП максимальные потери происходят в каскаде силовых ключей во время переходных процессов, а все остальное время транзисторы устойчивы. Потери энергии сведены к минимуму. КПД устройств достигает 98 %.
• Широкий диапазон входных напряжений. Область применения устройств значительно расширена. Импульсные технологии позволяют использовать блоки питания в сетях с различными стандартами электроэнергии.
• Встроенные системы защиты. Большинство моделей имеют автоматическую защиту от токов короткого кроткого замыкания, системы аварийного отключения нагрузок и т. д. Защитные устройства надежно встраиваются в конструкцию блоков благодаря применению миниатюрных цифровых полупроводниковых модулей.
• Доступная стоимость. Элементная база ИБП постоянно унифицируется. Снижается стоимость на основные компоненты устройств, которые выпускаются серийно на автоматических станках. Дополнительное сокращение затрат достигается за счет использования менее мощных полупроводников.

Недостатками ИБП являются:

• Ограничения по мощности. Существуют противопоказания, как при высоких, так и при низких нагрузках. Если в выходной цепи ток упадет ниже критического значения, то блок начинает генерировать напряжение с искаженными характеристиками, либо полностью отказывает схема запуска.
• Наличие высокочастотных помех. Блоки вырабатывают их в любом исполнении. Высокочастотные помехи транслируются в окружающую среду, поэтому необходимо дополнительно решать вопрос об их подавлении. В некоторых видах чувствительной цифровой аппаратуры использование ИБП по этой причине невозможно.

Принцип работы импульсного источника питания

Устройство работает по принципу инвертора. Сначала переменное напряжение в блоке преобразуется в постоянное, а затем снова в переменное, но уже с необходимой частотой.

Схематически устройство можно представить как совокупность трех цепей:

• ШИМ-контроллера, который регулирует преобразование широтно-импульсной модуляции;
• каскада силовых ключей, подключенных по мостовой, полумостовой схеме или по схеме со средней точкой;
• импульсного трансформатора.

Взаимодействие элементов импульсного БП происходит по следующей схеме:

• напряжение 220В поступает на выпрямитель. Амплитуда сглаживается за счет работы конденсаторов емкостного фильтра;
• проходящие синусоиды выпрямляются диодным мостом;
• транзисторная схема преобразует ток в импульсы прямоугольной формы и высокой частоты.

Преобразование синусоид в импульсы может выполняться с гальваническим отделением питающей сети от выходных сетей или без нее.

Виды импульсных блоков питания

С гальванической развязкой. Высокочастотные сигналы поступают на трансформатор, ответственный за гальваническую развязку цепей. Устройства такого типа имеют более компактный магнитопровод и характеризуются повышенной эффективностью использования. Чаще всего сердечник трансформатора изготавливают из ферромагнетиков, а не из электротехнических сталей, что также позволяет уменьшить размеры элементов.

Без гальванической развязки. В схеме импульсного БП отсутствует высокочастотный разделительный трансформатор. Питающий сигнал поступает на фильтр нижних частот.

Принципиальная схема импульсного блока питания

Основные элементы импульсных блоков питания:

• сетевой выпрямитель;
• накопительная фильтрующая емкость;
• силовой транзистор;
• генератор;
• транзисторная схема обратной связи;
• оптопара;
• импульсный источник питания;
• выходной диодный выпрямитель;
• цепи управления выходного напряжения;
• фильтрующие конденсаторы;
• дроссели, предназначенные для диагностики и коррекции напряжения;
• выходные разъемы.

Если в устройстве используется преобразователь постоянного напряжения, то первые два компонента становятся не нужными. Сигнал проходит непосредственно на ШИМ (широтно-импульсный модулятор). Этот элемент является самым сложным в конструкции ИБП. Его основные функции:

• генерация импульсов высокой частоты;
• контроль и коррекция частотной последовательности с учетом данных обратной связи;
• защита от перегрузок.

С ШИМ-модуля сигнал поступает на ключевые транзисторы. Их силовые выводы нагружены на первичную обмотку высокочастотного трансформатора. В конструкции ИБП вместо обычных биполярных транзисторов используют элементы MOSFET или IGBT, которые характеризуются минимальным падением напряжения и быстродействием.

Со вторичной обмотки импульсного трансформатора (таких элементов может быть несколько в цепи) напряжение подается на выходные диоды с повышенной рабочей частотой. Чаще всего в конструкциях используют диоды Шоттки.

Функция выходного фильтра – уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения.

Сферы применения импульсных блоков питания

Малогабаритные ИБП на интегральных микросхемах применяются в конструкции зарядных устройств для электронных гаджетов: планшетов, телефонов, электронных книг. Элементы такого типа востребованы также в производстве телевизоров, усилителей, медицинских приборов, низковольтных осветительных установок.

Выбирайте и заказывайте блоки питания в каталоге компании «ПРОМАИР». Мы предлагаем широкий модельный ряд, выгодные цены, предоставляем грамотные консультации по характеристикам устройств. Для связи со специалистами позвоните по телефонам +375 (17) 513-99-92 или +375 (17) 513-99-93.

Импульсный блок питания — как он устроен?

Импульсные блоки питания (ИБП), при всей научной серьезности своего названия, являются очень хорошо знакомыми нам устройствами. Мы постоянно пользуем ими, когда ставим на зарядку сотовые телефоны или подключаем к сети компьютеры и ноутбуки. ИБП встроены также и в цоколи энергосберегающих ламп, и в телевизоры, и в источники бесперебойного питания (которые тоже обозначаются сокращением ИБП) — но тем не менее, до сих пор так и не вытеснили старые добрые трансформаторные стабилизаторы напряжения. Отчего ж так? Чем хороши импульсные блоки питания и какие у них есть недостатки? Попробуем разобраться…

Что во что преобразуется в ИБП?

Начнем с главного различия между трансформаторным и импульсным блоком питания. Если совсем коротко, то они сводятся к тому, что трансформаторный блок питания занимается тем, что преобразует переменный электрический ток одного напряжения в ток другого напряжения той же частоты (например — 127 вольт в 220 вольт при частоте 50 герц).

Он же может «следить» за тем, чтобы напряжение на выходе не колебалось вслед за его колебаниями на входе (в таком случае трансформаторный блок питания называется стабилизатором напряжения) — но все равно «главным героем» в трансформаторном блоке питания остается именно трансформатор.

А вот с импульсным блоком питания все иначе — поступающий из сети переменный электрический ток он сперва выпрямляет, а затем преобразует в ток совсем другой частоты и напряжения.

Начнем с того, как происходит выпрямление электрического тока.

Таким образом, при смене полярности тока в сети, через нарузку после выпрямителя ток всегда будет идти в одном направлении. Теперь от этого постоянного тока будет работать импульсный блок, который будет иметь примерно такую схему:

При всей внешней сложности этой схемы, мы может ее увидеть наяву, если вскроем зарядное устройство для сотового телефона. Выглядеть она будет в готовом виде так, как показано на картинке.

Это зарядное устройство, которое преобразует переменный ток напряжением 220 вольт из розетки в постоянный ток зарядки сотового телефона или планшета напряжением 5 вольт.

Если бы нам потребовалось снизить напряжение с 220 до 5 вольт, то нам бы потребовался внушительных размеров трансформатор, который еще и работал бы с КПД порядка 65-70%

При этом, как видно из схемы, совсем без трансформатора в устройстве все-таки не обошлось.

Однако размеры трансформатора в импульсном блоке питания будут несопоставимо меньшими, поскольку чем выше частота тока, тем выше эффективность трансформатора и тем ниже требования к его сердечнику. Поэтому трансформатор в ИБП превращается в совсем небольшое «колечко».

Импульсные блоки питания обладают значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98 %) и гораздо меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску ключевых транзисторов высокой мощности. Поэтому блоки питания в домашних компьютерах, оргтехнике и прочей бытовой электронике сейчас почти все импульсные.

Ибп для ибп

Широкое распространение импульсных блоков питания в домашней электронике имеет еще одну причину. В бытовых компьютерах они, как правило, являются частью т.н. «имульсных блоков», которые должны обезопасить оборудование на случай внезапного и полного отключения электричества.

Такое устройство (в просторечии именуемое еще просто «бесперебойникоом») включает в себя несколько элементов, в том числе:

• аккумулятор, дающий напряжение в 24 или 36 вольт;
• импульсный блок питания для компьютера, который преобразует переменный ток в постоянный;
• микроустройства, которое контролирует заряд батареи
• системы для подзарядки аккумулятора;

И если в вашем доме вдруг погас свет, то бесперебойник, связаный с ИБП даст вам несколько минут времени для того, чтобы сохранить данные и выключить компьютер в штатном режиме.

Кроме того, как уже говорилось, импульсные блоки питания, могут преобразовывать постоянный ток в переменный ток самой разной частоты при сохранении постоянного напряжения. Это обстоятельство позволяет прочей домашней электронике (например — телевизорам) стабильно работать даже при существенных колебаниях напряжения в электросети.

У всех свои недостатки

Тем не менее, при всех своих достоинствах, импульсные блоки питания все-таки «прячутся» в корпусах бытовой электроники или строго рассчитываются на зарядку одного телефона.

Причина этого в том, что токи высокой частоты, которые генерируют импульсные блоки питания, порождают электромагнитые колебания, которые воспринимаются другим электронным оборудованием, как помехи. При преобразованиях токов небольшой мощности этот эффект не слишком заметен и может быть достаточно легко нейтрализован различными блокировками. Но при большой мощности тока помехи непременно дадут себя знать.

Кроме того, у импульсных блоков питания есть еще одна особенность — они хорошо работают только в достаточно узком диапазоне мощности. При минимальной или увеличенной нагрузке у ИБП возникают проблемы с работой транзисторов.

Поэтому импульсный блок питания будет хорош в телевизоре или компьютере, чья потребляемая мощность всегда примерно одинакова, но не подойдет для стабилизатора напряжения, предназначенного для подключения нескольких нагрузок.

Источник