Источник питания. Виды источников питания

Источник питания. Виды источников питания.

 

Источник питания (ИП) − электронное устройство, предназначенное для обеспечения электрическим питанием различных устройств (нагрузок, потребителей).

 

Основные виды источников питания

Первичные ИП − преобразователи различных видов энергии в электрическую.
Например: гидроэлектростанция − ГЭС (потенциальная гравитационная энергия воды преобразуется в электрическую энергию), химические источники тока (ХИТ), аккумуляторы,  топливные элементы (химическая энергия преобразуется в электрическую), дизель-генераторная установка − ДГУ (химическая энергия преобразуется в механическую, затем в электрическую), ветрогенератор (кинетическая энергия частиц воздуха преобразуется в электрическую) и др.
В силовой электротехнике к первичным источникам питания можно отнести аккумуляторные батареи, дизельные- газовые- бензиновые генераторные установки, генерирующие электростанции, ИБП в автономном режиме работы и др..

Вторичные ИП − сами электроэнергию не генерируют, а служат только для ее преобразования и обеспечения требуемых параметров напряжения, частоты, пульсаций напряжения и др.
В силовой электротехнике вторичными источникам питания считаются стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания, преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы и др.

 

Основные функции источников питания

• Обеспечение передачи мощности
• Преобразование формы напряжения
• Коррекция коэффициента нелинейных искажений (КНИ) напряжения
• Преобразование величины напряжения
• Стабилизация напряжения
• Защита по току и напряжению
• Гальваническая развязка цепей
• Коррекция коэффициента мощности нагрузки
• Коррекция КНИ тока нагрузки
• Контроль работы и управление параметрами
• Генерация энергии за счёт преобразования её в электрическую энергию из энергии др. видов (из химической энергии и др.)
• Обеспечение бесперебойного питания нагрузки при авариях на основных источниках или при переключении между вводами энергии
• Для многовходовых ИП: подключение(коммутация ) к нагрузке требуемого входа(ввода) энергии
• Стабилизация напряжения, тока, частоты
• Для многоблочных ИП (построенных по схеме избыточного резервирования) переключение блоков и распределение мощности между блоками

Современные источники питания — MegaObzor

Различные электронные устройства давно и прочно вошли в нашу жизнь. Приборы самой широкой сферы применения и степени сложности выводят нашу жизнь на совершенно новый уровень комфорта и возможностей. Однако для того, чтобы какое-либо оборудование функционировало, оно должно иметь доступ к электроэнергии. Для этого необходимы источники питания – устройства, отвечающие за подачу электропитания.

При этом практически все виды источников питания отвечают за выполнение трех основных функций:

• преобразования электроэнергии
• стабилизации
• регулировки.

Виды источников питания

Все источники питания можно разделить на две группы: первичные и вторичные.

• Первичные занимаются превращением разнообразных видов энергии в электрическую. К примеру, существуют аккумуляторы, которые химическую энергию преобразовывают в электричество.
• Вторичные не отвечают за генерирование электроэнергии. Они занимаются лишь изменением ее характеристик, необходимых конкретному оборудованию. В частности, меняются показатели тока, напряжения, пульсации напряжения и пр.

Среди различных видов ИП, относящихся к категории вторичных, особенно востребованы блоки питания.

Какие бывают блоки питания

Блоки питания (или вторичные источники электропитания) представляют собой устройства, обеспечивающие электроприборы необходимой им электрической энергией посредством преобразования энергии, полученной от других источников. При этом энергия должна соответствовать ряду параметров, вроде тока, напряжения и пр.

Блоки питания могут быть:

• встроенными в общую схему
• использоваться в виде модуля
• размещаться в отдельном помещении.

Существует два основных вида конструкций источников питания: импульсные и трансформаторные, они же сетевые.

Преимуществом импульсных блоков питания является надежность, наличие цепей защиты от форс-мажорных ситуаций, широкий диапазон частоты и питающего напряжения, меньшей, чем у сетевых моделей стоимостью, высоким КПД и меньшим весом.

Преимуществом сетевых БП считается доступная база элементов, простота конструкции, отсутствие, в отличие от импульсных моделей, создаваемых радиопомех, надежность.

Среди разновидностей ИП особенного внимания заслуживают источники бесперебойного питания, пользующиеся огромной популярностью, как в промышленной, так и бытовой сфере.

Особенности источников бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания, они же ИБП, представляют собой электронное автоматическое устройство, оснащенное аккумулятором. ИБП обеспечивают бесперебойную подачу электрического питания для компьютера и его комплектующих, в течение краткого периода времени.

ИБП необходим для того, чтобы в случае внезапного падения или обрыва входного питающего напряжения, иметь возможность сохранить необходимые данные и корректно завершить работу ПК.

Следует помнить, что источники бесперебойного питания не подходят для постоянной, или хотя бы длительной подачи электроэнергии на компьютер. ИБП, они же UPS (Uninterruptible Power Supply), являются лишь вспомогательным оборудованием. Для того, чтобы обеспечить ПК долгосрочной подачей энергии, можно использовать устройства наподобие генераторов или источников резервного питания (ИРП).

Какие бывают UPS

Среди разнообразия ИБП, представленных на рынке, лишь три типа устройств действительно являются разновидностями источников бесперебойного питания:

• UPS Line-Interactive
• UPS On-Line
• UPS Off-Line.

Все прочие подобные устройства на самом деле являются только их производными.

Подводя итоги

Источники питания давно стали необходимо частью нашей жизни. Они востребованы как в промышленной сфере, так и бытовой, ведь именно на электричестве работает большая часть используемых человеком приборов. Безусловно, блоки питания, равно как и источники бесперебойного питания, являются одним из важнейших изобретений в истории человечества, решают многие проблемы, связанные с подачей электроэнергии.

ВИДЫ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ | Основы электроакустики

Во многих книгах источники электропитания быто­вых устройств упоминаются вскользь или их существова­ние подразумевается само собой. Что мы делаем в первую очередь, покупая новый плеер, радиоприемник, телевизор или видеокамеру? Прежде всего, мы разбира­емся с их источниками питания. Если они автономные, то надо, соблюдая полярность, вставить батареи в корпус устройства и лишь после этого включать его. Если устройство питается от аккумуляторов, их надо вначале зарядить (а возможно, и отформатировать) и лишь затем вставить в устройство. А если ваше устройство питается от сети, то прежде чем вставить вилку сетевого шнура в розетку и включить устройство, полезно убедиться в том, что переключатель напряжения сети установлен в правильное положение. Словом, с источниками питания мы сталкиваемся в первую очередь! Все бытовые аудио- и видеоустройства нуждаются в электропитании. Подобно тому, как не удалось изобре­сти вечный двигатель, пока не придуманы электронные устройства, способные усиливать электрические сигналы без электропитания входящих в них транзисторов и интегральных микросхем, именуемых активными приборами. Эту азбучную истину должен знать каждый пользователь аудио- и видеоустройств.

По типу электропитания такие устройства в насто­ящее время можно подразделить на три категории:

• 1 устройства с автономным питанием;
• 2 устройства с комбинированным питанием;
• 3 устройства с сетевым питанием.

Устройства с автономным питанием обычно питаются от гальванических элементов и батарей. Батарея — не­сколько гальванических элементов, соединенных по­следовательно (реже параллельно или смешанно). Широ­ко используются также аккумуляторы и аккумуляторные батареи, которые заряжаются с помощью специальных зарядных устройств от сети и затем уже используются для питания аудио- и видеоустройств. Обычно автономное (батарейное) электропитание применяется в малогаба­ритных устройствах малой мощности — плеерах (маг­нитофонных и дисковых), радиоприемниках и магнито­лах низших классов.

Комбинированное питание, пожалуй, наиболее удоб­но. Оно предполагает, что соответствующее устройство может питаться как от батарей, так и от электрической сети переменного тока. Некоторые устройства могут питаться и от бортовой сети — например, автомобилей (с подключением к ней с помощью разъема-вставки, вставляемого в гнездо для зажигалки). При питании от сети используются специальные источники вторичного электропитания — сетевые адаптеры. Они могут быть встроенными в корпус питаемых устройств или выпол­няться в виде отдельных устройств.

Сетевое питание обычно используется для стацио­нарных устройств, потребляющих приличную мощ­ность — обычно начиная с десятка ватт. Такие устрой­ства редко переносятся с места на место и почти никогда не используются при отдыхе на природе.  

Различают первичные и вторичные источники питания.

Первичные источники питания        Гальванические элементы     Аккумуляторы     Топливные элементы     Редоксиэлементы

Прочие первичные источники тока     Фотоэлектрические преобразователи (солнечная батарея)     Термоэлектрические преобразователи     Электромеханические источники тока     МГД-генератор     Радиоизотопные источники энергии

Вторичные источники питания       Трансформаторы и автотрансформаторы переменного напряжения и тока     Вибропреобразователи     Импульсные преобразователи     Стабилизаторы напряжения и тока     Инверторы     Умформеры

Первичные источники питания − преобразователи различных видов энергии в электрическую. Например: гидроэлектростанция − ГЭС (потенциальная гравитационная энергия воды преобразуется в электрическую энергию), химические источники тока (ХИТ), аккумуляторы,  топливные элементы (химическая энергия преобразуется в электрическую), дизель-генераторная установка − ДГУ (химическая энергия преобразуется в механическую, затем в электрическую), ветрогенератор (кинетическая энергия частиц воздуха преобразуется в электрическую) и др. В силовой электротехнике к первичным источникам питания можно отнести аккумуляторные батареи, дизельные- газовые- бензиновые генераторные установки, генерирующие электростанции, ИБП в автономном режиме работы и др..   Примером может служить аккумулятор, преобразующий химическую энергию в электрическую.
Вторичные источники сами не генерируют электроэнергию, а служат лишь для её преобразования с целью обеспечения требуемых параметров (напряжения, тока, пульсаций напряжения и т. п.) Устройство, предназначенное для обеспечения питания электроприбора электрической энергией, при соответствии требованиям её параметров: напряжения, тока, и так далее путём преобразования энергии других источников питания Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему (обычно в простых устройствах; либо когда недопустимо даже незначительное падение напряжения на подводящих проводах — например материнская плата компьютера имеет встроенные преобразователи напряжения для питания процессора), выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и так далее), или даже расположенным в отдельном помещении (цехе электропитания).

• Задачи вторичного источника питания
  
•     Обеспечение передачи мощности — источник питания 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 — 220 В 50 Гц, в США — 120 В 60 Гц). Две наиболее типичных конструкции — это трансформаторные и импульсные источники питания.

 

Вторичные источники питания электронных устройств. Часть первая

На свете есть столь серьезные вещи,
что говорить о них можно только шутя.

Нильс бор

1. Введение
2. Первичные источники
3. Вторичные источники
4. Линейные источники
5. Импульсные источники
6. Полезная литература

Введение

Источники питания, которые вы используете для подключения ноутбука к сети 220В, к примеру, называются вторичными источниками питания. Вторичными они называются потому, что первичным источником питания будет генератор на электростанции, который вырабатывает ток, текущий по городским электросетям или химический элемент питания. Все источники питания можно грубо разделить так, как показано на диаграмме ниже.

Первичные источники питания 

Первичные источники питания − это преобразователи неэлектрических видов энергии в электрическую. Например, ГЭС, ветрогенераторы, солнечные панели, химические источники тока, аккумуляторы, бензогенераторы и т.д. Первичными источниками занимаются в основном энергетики и производители всяких аккумуляторов. Мне они не сильно интересны, к примеру. Или интересны… Да, солнечные и геотермальные источники энергии мне интересны!

Вторичные источники питания

Вторичные же источники питания сами по себе не производят электроэнергию, они просто её преобразуют. Например, источник питания ноутбука преобразовывает переменное напряжение 220В в постоянное напряжение 19.2В.

Вторичные источники требуются, чтобы обеспечить устройствам заданные параметры напряжения, тока, пульсаций напряжения питания, частоты. Мы же не льем нефть в бензобак? Так и электронные устройства удобней и безопасней питать правильно.

Линейные источники питания

Так они называются за счет принципа работы. Дело в том, что регулирование выходного напряженния в них непрерывное, т.е. линейное. Эти источники питания появились в мире первыми. И строятся по классической схеме: трансформатор, выпрямитель, фильтр, стабилизатор:

На блок-схеме изображен стабилизированный линейный источник питания. Это значит, что он построен таким образом, чтобы поддерживать заданное напряжение, даже если прибор, подключенный к нему, будет кушать от него ток то 1А, то 5А.

А есть ещё нестабилизированные линейные источники питания. Если закрыть рукой на блок-схеме прямоугольник «стабилизатор», то получится именно такой ИП. Вот в нём при разной нагрузке напряжение на его выходе может слегка (ил в особо плоих случаях совсем не слегка) изменяться (обычно оно уменьшается).

Трансформатор понижает напряжение сети до требуемого, затем выпрямитель из обычного переменного напряжения делает пульсирующее напряжение, которое затем сглаживается фильтром до состояния постоянного, а стабилизатор используется для того, чтобы поддерживать напряжение на нагрузке в требуемых нагрузкой пределах. К примеру, нагрузка питается напряжением в 10В +/- 0.2В — тут уже нужен очень хороший источник питания с хорошей стабилизацией.

Преимущества

Их достаточно просто изготовить в домашних условиях, с хорошим фильтром выдают напряжение питания с малым уровнем пульсаций и соответственно не мешают работать устройствам, которые от них питаются. А также гальваническая развязка от сети. 

Недостатки

Низкий КПД, который падает с ростом потребления тока. Дело в том, что чем больше потребляет устройство от линейного источника, тем сильнее в нем нагреваются регулирующие элементы (обычно либо транзисторы, либо специализированные микросхемы-стабилизаторы), а значит в атмосферу улетает прорва энергии в форме тепла. Другой минус линейных источников питания — вес. Хороший мощный трансформатор весит как гиря и имеет приличные габариты, да и цена у него достойная веса.

Ипульсные источники питания

Или иначе ИИП. Эти источники работают принципиально иначе чем линейные источники питания. При этом они могут при меньших габаритах питать значительно большие нагрузки. Принцип их работы основывается на ШИМ (широтно-импульсной модуляции). 

Сначала в ИИП входное напряжение преобразуется в постоянное, а затем постоянное напряжение преобразуется в импульсы, идущие с определённой частотой и скважностью, а потом на трансформатор (для гальванической развязки сети и нагрузки) или сразу на нагрузку без всякой развязки.

На блок-схеме видно, что ИИП сложней устроены, чем линейные источники питания. Но их также всё еще можно собрать в домашних условиях. Или вообще переделать блок питания ATX PC. В сети полно таких примеров. 

Преимущества 

Малый вес, хороший КПД (до 90-98%), малые размеры. Обладает меньшей стоимостью, если сравнивать ИИП и линейный источник одинаковых характеристик. ИИП вокруг нас везде: зарядки мобильных телефонов, блоки питания компьютеров и ноутбуков, ламп, светодиодных лет и прочих устройств.

Недостатки

Часто не имеют гальванической развязки от сети. Являются источниками высокочастотных помех, которые полностью устранить практические невозможно. Так же поговаривают, что ес

Вторичные источники питания: назначение, структурная схема

Вторичные источники питания предназначены для получения напряжения, необходимого для непосредственного питания электронных и других устройств. Предполагается, что вторичные источники в свою очередь получают энергию от первичных источников питания, вырабатывающих электричество — от генераторов, аккумуляторов и т. д. Питать электронные устройства непосредственно от первичных источников обычно нельзя.

Вторичные источники питания являются одними из наиболее важных устройств электроники. Например, часто надежность того или иного устройства электроники существенно зависит от того, насколько надежен его вторичный источник питания. Общепринято вторичные источники называть источниками питания.

Рассмотрим типичные структурные схемы источников питания, получающих энергию от промышленной сети с частотой 50 Гц.

Рассмотрим вначале источник питания без преобразователя частоты, структурная схема которого представлена на рис. 2.71.
Трансформатор предназначен для гальванической развязки питающей сети и нагрузки и изменения уровня переменного напряжения. Обычно трансформатор является понижающим. Выпрямитель преобразует переменное напряжение в напряжение одной полярности (пульсирующее). Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Стабилизатор уменьшает изменения напряжения на нагрузке (стабилизирует напряжение), вызванные изменением напряжения сети и изменением тока, потребляемого нагрузкой.

Напряжение в сети обычно может изменяться в диапазоне +15 … −20 % от номинального значения.

Рассмотрим источник питания с преобразователем частоты (рис. 2.72).
Рассмотренный источник питания является источником питания без преобразования частоты. Такие источники питания ранее использовались широко, однако в последнее время вместо них все чаще используют источники с преобразованием частоты. Причиной этого является то, что в источниках без преобразования частоты вес и габариты трансформатора, работающего на частоте 50 Гц, а также сглаживающего фильтра оказываются довольно большими. Тем не менее, рассматриваемые источники питания используются и в настоящее время.

В этих источниках напряжение от сети подается непосредственно на выпрямитель — 1. На выходе сглаживающего фильтра-1 создается постоянное напряжение, которое вновь преобразуется в переменное с помощью так называемого инвертора. Полученное переменное напряжение имеет частоту, значительно превышающую 50 Гц (обычно используют частоты в десятки килогерц). Затем напряжение передается через трансформатор, выпрямляется и фильтруется. Так как трансформатор в этой схеме работает на повышенной частоте, то его вес и габариты, а также вес и габариты сглаживающего фильтра-2 оказываются очень незначительными. Как и в предыдущей схеме, основная роль трансформатора состоит в гальванической развязке сети и нагрузки. Инвертор, трансформатор и выпрямитель-2 образуют конвертор — устройство для изменения уровня постоянного напряжения.

Необходимо отметить, что в такой схеме инвертор выполняет роль стабилизатора напряжения. В качестве активных приборов в инверторе используются транзисторы (биполярные или полевые). Иногда применяются тиристоры. В любом случае активные приборы работают в ключевом режиме (например, транзистор или включен и находится в режиме насыщения, или выключен и находится в режиме отсечки), поэтому источники питания с преобразованием частоты называют также импульсными. Однако следует иметь в виду, что и в источниках без преобразования частоты могут использоваться импульсные стабилизаторы, я которых транзисторы работают в ключевом режиме.

Рассматриваемые источники питания широко исполь­зуются в современных устройствах электроники, в частно­сти в компьютерах. Они обладают, как правило, значи­тельно лучшими технико-экономическими показателями в сравнении с рассмотренными выше источниками без преобразования частоты.

Источник питания — это… Что такое Источник питания?



Источник питания

Источник питания — радиоэлектронное устройство, предназначенное для обеспечения различных устройств электрическим питанием.

Различают первичные и вторичные источники питания.

• К первичным относят преобразователи различных видов энергии в электрическую, примером может служить аккумулятор, преобразующий химическую энергию.
• Вторичные источники сами не генерируют электроэнергию, а служат лишь для её преобразования с целью обеспечения требуемых параметров (напряжения, тока, пульсаций напряжения и т. п.)

Химические источники тока

См. также

Категория:

• Электричество

Wikimedia Foundation. 2010.

• Кауравы
• Биатлон

Смотреть что такое «Источник питания» в других словарях:

• Источник питания — 3.11 Источник питания устройство, получающее энергию от электрической сети питания и питающее одно или несколько других устройств. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Источник питания. — 3.4. Источник питания. Допускается использовать постоянный ток от аккумуляторных батарей (в этом случае требуется преобразователь для получения переменного тока). Допускается использовать переменный ток от электросети. Источник: ГОСТ 27927 88:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• источник питания — maitinimo šaltinis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. feed source; power supply; power supply source vok. Speisequelle, f rus. источник питания, m pranc. source d alimentation en énergie, f; source de courant, f …   Automatikos terminų žodynas

• источник питания — maitinimo šaltinis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisas, tiekiantis tam tikros rūšies energiją, reikalingą įtaisams, aparatams, įrenginiams ir sistemoms normaliai veikti. atitikmenys: angl. feed source; power supply …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• источник питания — maitinimo šaltinis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. feed source; power supply vok. Speisequelle, f; Speisungsquelle, f rus. источник питания, m pranc. source d’alimentation, f …   Fizikos terminų žodynas

• Источник питания — устройство генерации стабилизированного напряжения для питания ЭВМ …   Краткий толковый словарь по полиграфии

• источник питания (в электроснабжении) — источник питания источник питания электроэнергией [Интент] источник электропитания — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Характеристики внешних… …   Справочник технического переводчика

• источник питания лазера — источник питания Ндп. источник накачки Часть лазера, предназначенная для преобразования подводимой к нему электрической энергии к виду, необходимому для функционирования излучателя лазера. [ГОСТ 15093 90] Недопустимые, нерекомендуемые источник… …   Справочник технического переводчика

• Источник питания электроэнергией — электроустановка, от которой осуществляется питание потребителя или группы потребителей электроэнергии …   Российская энциклопедия по охране труда

• источник (питания) переменного тока — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN ac supplyac power supply …   Справочник технического переводчика

Книги

• Клеточная диета. Правильное питание. Азбука экологичного питания (комплект из 3 книг), Татьяна Лебедь, Рудигер Дальке, Любава Живая. Более подробную информацию о книгах, вошедших в комплект, вы сможете узнать, пройдя по ссылкам: «Клеточная диета — стройность за 90 дней» «Правильное питание. Пища — источник здоровья»… Подробнее  Купить за 644 руб
• Азбука экологичного питания. Правильное питание. Генетическая диета. Естественное очищение (комплект из 4 книг), Любава Живая, Рудигер Дальке, Памела Макдональд. Более подробную информацию о книгах, вошедших в комплект, вы сможете узнать, пройдя по ссылкам: «Азбука экологичного питания», «Правильное питание. Пища — источник здоровья», «Генетическая… Подробнее  Купить за 597 руб
• Правильное питание. Пища — источник здоровья (комплект из 2 книг), Рудигер Дальке. На протяжении многих веков люди молились о хлебе насущном. Вопрос «Как прокормиться самим и чем накормить детей?» временами становился вопросом жизни и смерти. Казалось бы, сегодня он уже не… Подробнее  Купить за 478 руб

Другие книги по запросу «Источник питания» >>

Схемы источников питания

Добавлено 14 января 2019 в 03:24

Сохранить или поделиться

Существует три основных типа источников питания: нестабилизированные источники питания, источники питания с линейными стабилизаторами и импульсные источники питания. Четвертый тип схем источников питания называется источник питания с импульсным стабилизатором, представляет собой гибрид между нестабилизированной и импульсной схемами и заслуживает отдельного подраздела сам по себе.

Нестабилизированные источники питания

Нестабилизированный источник питания – это самый простой тип, состоящий из трансформатора, выпрямителя и фильтра нижних частот. Эти источники питания обычно имеют большие пульсации напряжения (то есть быстро изменяющуюся нестабильность) и другой «шум» переменного напряжения, накладываемые на выходное постоянное напряжение питания. Если входное напряжение меняется, выходное напряжение будет меняться пропорционально. Преимущество нестабилизированного источника питания заключается в том, что он дешевый, простой и эффективный.

Источники питания с линейными стабилизаторами

Источник питания с линейным стабилизатором – это просто нестабилизированный источник питания, за которым следует транзисторная схема, работающая в своем «активном», или «линейном» режиме, отсюда и название линейный стабилизатор. Типовой линейный стабилизатор предназначен для вывода фиксированного напряжения для широкого диапазона входных напряжений, и на нем просто падает любое избыточное напряжение, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение на нагрузке. Это падение избыточного напряжения приводит к значительному рассеиванию мощности в виде тепла. Если входное напряжение станет слишком низким, схема утратит стабилизацию, что означает, что она не сможет поддерживать неизменное напряжение. Она может только отбрасывать избыточное напряжение, но не может восполнять недостаток напряжения в секции нестабилизированного источника. Поэтому необходимо поддерживать входное напряжение выше требуемого выходного напряжения как минимум на 1–3 вольта в зависимости от типа стабилизатора. Это означает, что мощность, эквивалентная, по крайней мере, 1–3 вольтам, умноженным на полный ток нагрузки, будет рассеиваться схемой стабилизатора, выделяя много тепла. Это делает источники питания с линейными стабилизаторами довольно неэффективными. Кроме того, чтобы избавиться от всего этого тепла, они должны использовать большие радиаторы, которые делают их большими, тяжелыми и дорогими.

Импульсные источники питания

Импульсный источник питания («импульсник») – это попытка реализовать преимущества как нестабилизированной, так и линейной стабилизированной конструкций источников питания (небольшой, эффективный и дешевый, но при этом с «чистым», стабильным выходным напряжением). Импульсные источники питания работают по принципу выпрямления входного переменного напряжения в постоянное напряжение, повторного преобразования его в высокочастотное прямоугольное переменное напряжение с помощью транзисторов, работающих как ключи (открыт/закрыт), затем понижения или повышения этого переменного напряжения с помощью небольшого трансформатора, а затем выпрямления выходного переменного напряжения трансформатора в постоянное напряжение и фильтрации до конечного выходного напряжения. Стабилизация напряжения достигается путем изменения скважности («коэффициента заполнения») преобразования постоянного напряжения в переменное на первичной обмотке трансформатора. В дополнение к меньшему весу трансформатора из-за меньшего сердечника, «ипульсники» имеют еще одно огромное преимущество по сравнению с предыдущими двумя конструкциями: этот тип источника питания может быть сделан настолько независимым от входного напряжения, что он может работать в любой системе электроснабжения в мире; эти источники питания называются «универсальными».

Недостатком импульсных источников питания является то, что они являются более сложными, и из-за своего принципа действия они имеют тенденцию генерировать много высокочастотного «шума» на линии питания. Большинство «импульсников» также имеет на выходе значительные пульсации напряжения. У более дешевых типов эти шум и пульсации могут быть такими же плохими, как и у нестабилизированного источника питания; такие низкобюджетные «импульсники» не бесполезны, потому что они по-прежнему обеспечивают стабильное среднее выходное напряжение и обладают возможностями «универсального» входа.

На выходе дорогих импульсных источников питания пульсаций нет, а шум почти такой же низкий, как у некоторых линейных стабилизаторов; эти «импульсники», как правило, стоят также дорого, как и источники питания с линейными стабилизаторами. Причиной использования дорогого «импульсника» вместо хорошего источника с линейным стабилизатором является необходимость универсальной совместимости с системами электроснабжения или высокая эффективность. Высокая эффективность, малый вес и малые размеры – вот причины, по которым импульсные источники питания практически повсеместно используются для питания цифровых компьютерных схем.

Источники питания с импульсными стабилизаторами

Источник питания с импульсным стабилизатором – это альтернатива схеме с линейным стабилизатором: нестабилизированный источник питания (трансформатор, выпрямитель, фильтр) представляет собой «начало» схемы, а транзистор, работающий строго в режимах открыт/закрыт (насыщение/отсечка), передает питание постоянным напряжением на большой конденсатор так, чтобы поддерживать выходное напряжение между верхним и нижним установленными значениями. Как и в импульсных источниках питания, транзистор в импульсном стабилизаторе никогда не пропускает ток, находясь в своем «активном», или «линейном», режиме в течение какого-либо существенного промежутка времени, что означает, что в таком стабилизаторе будет теряться очень мало энергии в виде тепла. Однако самым большим недостатком этой схемы стабилизации является вынужденное наличие некоторых пульсаций напряжения на выходе, так как постоянное напряжение изменяется между двумя контрольными значениями напряжения. Кроме того, эти пульсации напряжения изменяются по частоте в зависимости от тока нагрузки, что затрудняет окончательную фильтрацию выходного напряжения питания.

Схемы импульсных стабилизаторов, как правило, немного проще схем импульсных источников питания, и им не нужно работать с большими мощностями.

Оригинал статьи:

Теги

Импульсный источник питанияИмпульсный стабилизаторИсточник питанияЛинейный стабилизаторОбучениеЭлектроника

Сохранить или поделиться