Меню

Режим стабилизации тока в блоке питания что это

Стабилизаторы напряжения в блоках питания

Стабилизаторы напряжения в блоках питания при конструировании стабилизированных блоков питания различной аппаратуры, как правило, используют микросхемы стабилизаторов напряжения. Большая номенклатура таких микросхем предоставляет конструкторам широкую возможность их выбора для создания стабилизатора с требуемыми параметрами. В некоторых случаях, однако, для построения относительно мощных стабилизаторов вполне применимы маломощные микросхемы. Примером в этом отношении может служить построение стабилизатора напряжения, встраиваемого в сетевой адаптер.

Стабилизаторы напряжения в блоках питания

В большинстве случаев, как известно, такие адаптеры, особенно импортные, обеспечивают выходной ток до 0,5 А и не содержат стабилизатора напряжения. Если для повышения “качества” выпрямленного напряжения необходим стабилизатор, можно использовать микросхемы ИМС. Из-за доступности микросхем серии КР142. Для получения выходного напряжения 9В обычно выбирают КР142ЕН8А, КР142ЕН8Г. Однако они обеспечивают ток нагрузки до 1 …1,5А при еще большем токе короткого замыкания (КЗ). Из-за этого при возникновении аварийной ситуации могут выйти из строя трансформатор и выпрямительные диоды адаптера. Чтобы избежать этого, нужен стабилизатор с током нагрузки до 0,5 А и током КЗ не более 0,6 А. Но найти микросхемы с такими параметрами и с выходным напряжением 9 В затруднительно.

Стабилизаторы напряжения в блоках питания выход из положения есть. Нужно использовать маломощную микросхему и “умощнить” ее с помощью транзистора (на рисунке выше в статье). В таком устройстве при токе нагрузки более 20 мА падения напряжения на резисторе R1 окажется достаточно для открывания транзистора VT1. Ток потечет “в обход” DA1, выходное напряжение будет определяться ее параметрами, а ток нагрузки может превысить допустимый выходной ток микросхемы во много раз. Правда, ток КЗ достигнет 1…1.5А, что чревато вышеуказанными последствиями.

Ограничить ток КЗ нетрудно введением еще одного транзистора (VT2 на рисунке).

Ограничить ток КЗ

Тогда при токе нагрузки до 20 мА по-прежнему будет работать только DA1, а транзисторы окажутся закрытыми. Когда ток превысит указанное значение, откроется транзистор VT1 и ток потечет через него. Как только ток достигнет значения 400…500 мА либо в цепи нагрузки возникнет КЗ, на резисторе R1 появится такое напряжение, которое откроет транзистор VT2. Теперь оба транзистора начнут работать в режиме стабилизатора тока.

Резистором R1 задают ориентировочное значение тока стабилизации: lCT = 0,6/R1. При этом ток КЗ составит: lK3 = lCT + 1КЗ.МС, где кз.мс ток КЗ микросхемы. В обоих устройствах транзисторы VT1 — любые из серий КТ814, КТ816. Транзистор VT2 должен быть с малым напряжением насыщения коллектор—эмиттер, поэтому желательно применить, кроме указанного на схеме, транзисторы КТ208А—КТ208М, КТ209А—КТ209М, КТ3107А-КТ3107И, КТ3108А— КТ3108В. Конденсатор С1 — конденсатор фильтра адаптера.

Источник

Виды стабилизации в блоках питания для светодиодного освещения от MEAN WELL

Особенностью систем светодиодного (LED) освещения является требование к стабилизации выходных параметров их источников питания. В зависимости от типа драйвера или его наличия от источника питания для LED освещения требуется один из следующих видов стабилизации:

Стабилизация по току

Стабилизация по току – стабилизируемым параметром является выходной ток, при этом выходное напряжение может изменяться в пределах мощности самого источника питания (Рисунок 1). Так как яркость свечения светодиодов напрямую зависит от уровня протекающего тока, то для обеспечения постоянной яркости свечения требуется стабилизация тока. Еще такой источник называют светодиодным драйвером. Система такого типа обладает наименьшей гибкостью, так как проектируется под заданное количество светодиодов, и, при внесении в нее изменений потребуется приобретение другого драйвера. Другой недостаток это отсутствие баланса тока через параллельное соединение цепочек светодиодов и неравномерную яркость их свечения.

Стабилизация по напряжению

Стабилизация по напряжению – стабилизируемым параметром является выходное напряжение, при этом выходной ток может быть любым до максимального значения (Рисунок 2). В ряде светодиодных светильников и светодиодных лент встроены балластные резисторы для ограничения тока через светодиоды, либо применяется интегральная схема драйвера, который задает уровень тока, поэтому от источника питания требуется только обеспечение стабильного уровня выходного напряжения. При стабилизации по напряжению можно проектировать систему светодиодного освещения более гибко, закладывая запас по мощности при выборе источника питания, так как функция управления током светодиодов переносится на отдельный драйвер. Недостатками такой системы освещения является более низкая эффективность за счет падения напряжения на балластных резисторах, и более высокая стоимость системы освещения.

Стабилизация по току и напряжению

Третьей разновидностью является стабилизация по току и по напряжению, которая сочетает в себе достоинства обоих типов стабилизации выходных параметров блоков питания для светодиодного освещения (Рисунок 3). До достижения уровня максимальной мощности блок питания работает как классический блок питания со стабилизацией по напряжению, и затем переходит в режим стабилизации тока. Это часто применяемый тип стабилизации, так как питание светодиодов осуществляется в щадящем режиме (не допускается превышение тока самим источником питания), что продлевает срок службы светодиодов.

Стабилизация по мощности

Компания MEAN WELL разработала новые источники питания со стабилизацией по мощности. По мере развития светодиодного освещения – условия размещения, динамическое изменение яркости – стало больше требований к стабильности отдаваемой мощности от источников питания. В драйверах со стабилизацией по мощности (Рисунок 4) есть регулировка выходного тока, позволяющая задавать номинальное значение, при этом выходное напряжение «подстраивается» под текущее потребление мощности, чем достигается постоянная стабильность мощности. То есть, во-первых, перекрывается диапазон мощностей у простых источников питания со стабилизацией по току схожих по выходным параметрам, во-вторых, отсутствует падение мощности источника (и яркости системы светодиодного освещения) при изменении параметров потребления нагрузки. В итоге источники питания со стабилизацией по мощности дают гибкие возможности для проектирования, при этом упрощается выбор подходящей модели за счет меньшего количества моделей.

Читайте также:  Меры защиты от тока при косвенном прикосновении в случае повреждения изоляции

Наиболее частые области применения драйверов – источников питания со стабилизацией по мощности это освещение теплиц, крупных спортивных сооружений, площадок для выступлений, уличное освещение, подсветка зданий, и другие.

Требуемый тип стабилизации (например, нормированное значение тока или напряжения) указывается в описании параметров светодиодного светильника или ленты.

Источник



Лабораторные блоки питания — какие они бывают (подборка-путеводитель)

Лабораторные блоки питания (ЛБП) отличаются от «обычных» тем, что позволяют менять и контролировать свои параметры (напряжение и ток), подстраивая их под требования питаемого устройства.

К лабораторным блокам питания также часто применяются повышенные требования по «чистоте» выходного напряжения, но единых требований в этом отношении нет — всё зависит от области применения.

Лабораторные блоки питания существуют с незапамятных времён; и кое-где даже до сих пор используются древнесоветские изделия (а собственно, почему бы и нет, если они находятся в работоспособном состоянии?!). Пример, как они выглядели (один из вариантов) — здесь.

Лабораторные блоки питания могут быть импульсными и линейными, а также иметь аналоговую или цифровую регулировку параметров.

Кроме лабораторных блоков питания, существуют и более простые регулируемые блоки питания. Они позволяют только установить напряжение на выходе, а контроля и регулировки выходного тока не имеют. Они не будут рассматриваться в этой статье, хотя в каких-то случаях и могут заменить ЛБП.

Подборку начнём с простого, но мощного импульсного лабораторного блока питания LW-K3010D (обзор).

По обычаям маркировки современных ЛБП, их максимальные выходные напряжение и ток указываются прямо в наименовании (как правило). Например, для данного блока это — 30 Вольт и 10 Ампер.

Но данный ЛБП всё-таки будет исключением: на самом деле он может отдать более высокое напряжение — до 32 Вольт («бонус» в 2 Вольта от производителя). По току он просто соответствует заявленным характеристикам без запаса.

Этот блок имеет чисто аналоговую настройку выходных параметров.

При этом напряжение устанавливается довольно точно (до 0.1 В) с помощью многооборотного переменника; а величина выходного тока стабилизации — наоборот, устанавливается довольно грубо с помощью «обычного» переменника.

К положительным качествам этого блока можно отнести не только высокую отдаваемую мощность, но и вертикальную конструкцию, занимающую мало места на столе.

Цена на момент составления подборки — около $50 — 60 при доставке в Россию.

Приобрести его можно на Алиэкспресс: Вариант 1 и Вариант 2.

Далее рассмотрим семейство импульсных лабораторных блоков питания от того же производителя (Longwei), но более продвинутых и дорогих: от PS-302DF (30 В, 2 А) и до PS-1003DF (100 В, 3 А); всего — целых 10 (!) вариантов комбинаций напряжения и тока:

Это семейство блоков питания имеет всё ещё чисто аналоговое управление, но уже улучшенное: имеются регуляторы грубой и точной настройки как по напряжению, так и по току.

Кроме того, улучшена индикация: добавлены показания мощности; и все индикаторы сделаны 4-значными.

И, до кучи, блоки имеют выход USB 5V 2A для зарядки мобильников. 🙂

Цена — от $75 с учётом доставки за стандартный блок PS-3010DF (30 В, 10 А) ссылка; и до $126 за самый высоковольтный PS-1003DF (100 В, 3 А) ссылка.

Существует также серия похожих по параметрам импульсных блоков питания компании Wanptek, но с другим дизайном. Эта серия включает восемь блоков с разными комбинациями токов и напряжений: от NPS306W (30 В, 6 А) и до NPS1203W (120 В, 3 А).

Один из серии этих блоков может отдать напряжение до 120 В; в то время, как у конкурентов максимум обычно составляет 100 В.

Эти блоки питания имеют узкую конструкцию, занимающую мало места на рабочем столе.

Индикация может быть трёх- или четырёхзначной; имеется индикатор мощности, отдаваемой в нагрузку.

Цена блоков — от $53 и до $86.

Приобрести его можно на Алиэкспресс можно по ссылкам: Вариант 1 или Вариант 2.

Для тех, кто любит «погорячее», можно рекомендовать импульсный лабораторный блок питания Gophert CPS-3232 (32 В, 32 А). Итого, мощность — свыше киловатта!

Этот лабораторный блок питания имеет плоскую конструкцию, в связи с чем удобнее его будет применять на рабочем месте, оборудованном дополнительными уровнями рабочего пространства над столом.

Но, поскольку блок — импульсный, то вес его не слишком большой — около 2.2 кг; несмотря на очень высокую мощность.

Блок имеет цифровое управление, но несколько «заковыристое»: с одним регулятором-энкодером и кнопочками переключения регулируемого параметра (ток или напряжение). Возможности запомнить несколько настроек нет.

Читайте также:  Какие типы конденсаторов для переменного тока

Кроме того, по отзывам, его вентилятор может иметь повышенную шумность.

Цена — конечно же, не маленькая: около $157.

Посмотреть актуальные цены и/или купить блоки питания этого мощного семейства на Алиэкспресс можно здесь. По этой же ссылке можно найти другие блоки с параметрами от 16 В / 60 А до 36 В / 30 А.

Следующий лабораторный блок питания — KORAD KA3005D (30 В, 5 А).

Он не отличается высокой мощностью, зато отличается продвинутым цифровым управлением: он может запоминать несколько настроек. Кроме того, напряжение и ток могут устанавливаться с высокой точностью; что обеспечивается 4-значными индикаторами.

Блок питания — не из дешевых, цена составляет около $86 с учётом доставки.

Посмотреть актуальную цену и/или купить на Алиэкспресс можно здесь.

И, наконец, самый необычный из рассматриваемых сегодня лабораторных блоков питания — 3-канальный линейный лабораторный блок питания KORAD KA3305P.

Как и положено линейным блокам питания, он содержит много металла в виде трансформаторов и радиаторов, и потому — очень тяжелый. Его вес — 9.4 кг.

Один из его каналов — фиксированный и отдаёт напряжение 5 В при токе до 3 Ампер. Остальные два канала — регулируемые в пределах 0-30 В с током 0-5 А. Регулируемые каналы могут работать как «сами по себе», так и включены в параллельный или последовательный режим (инструкция — на сайте продавца, ссылка — далее).

Кроме того, этот блок питания имеет возможность запоминания нескольких настроек и интерфейс USB для связи с компьютером.

Цена на этот блок непременно заставит потребителя этот блок питания уважать и обращаться с ним с осторожностью. Она составляет $284 с учётом доставки в Россию. Что интересно — он уже может попасть под новый российский закон об уплате пошлины с товаров стоимостью свыше $200 (тут могут быть «тонкости», поскольку часть стоимости относится к доставке).

Посмотреть актуальную цену и/или купить на Алиэкспресс можно здесь.

Только что приведённая небольшая подборка не может охватить всё многообразие моделей лабораторных блоков питания, но показывает основные их классы.

Лабораторные блоки питания могут отличаться не только по мощности, но и по способу управления (цифровое или аналоговое), наличию памяти режимов, индицируемым параметрам, количеству каналов, и, наконец, по способу формирования выходного напряжения — импульсные или линейные блоки питания.

Линейные блоки питания — самые дорогие и тяжелые, поэтому их применение должно быть технически оправдано. Обычно они применяются в тех сферах, где предъявляются повышенные требования к уровню высокочастотных пульсаций и помех.

Во всех остальных случаях можно применять импульсные блоки питания, цена на которые — достаточно гуманная.

Источник

Как работает блок питания компьютера

Как работает блок питания компьютера

Аватар пользователя

Содержание

Содержание

Большинство рассказов про блоки питания начинается с подчеркивания их важнейшей и чуть ли не главенствующей роли в составе компьютера. Это не так. БП — просто один из компонентов системы, без которого она не будет работать. Он обеспечивает преобразование переменного напряжения из сети в необходимые для работы ПК стабилизированные напряжения. Все блоки можно разделить на импульсные и линейные. Современные компьютерные блоки выполнены по импульсной схеме.

Линейные блоки питания

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора, а со вторичной мы снимаем уже пониженное до нужных пределов переменное напряжение. Далее оно выпрямляется, следом стоит фильтр (в данном случае нарисован обычный электролитический конденсатор) и схема стабилизации. Схема стабилизации необходима, так как напряжение на вторичной обмотке напрямую зависит от входного напряжения, а оно только по ГОСТу может меняться в пределах ±10 %, а в реальности — и больше.

Схема линейного источника питания

Основные достоинства линейных блоков питания — простая конструкция и низкий уровень помех (поэтому аудиофилы часто используют их в усилителях). Недостаток таких БП — габариты и невысокий КПД. Собрать БП мощностью 400 и более Вт по такой схеме возможно, но он будет иметь устрашающие размеры, вес и стоимость (медь нынче дорогая).

Импульсные блоки питания

Далее в тексте сократим название «импульсный источник питания» до ИИП. Такие блоки питания более сложны, но гораздо более компактны. Для примера на фото ниже показана пара трансформаторов.

Слева — отечественный сетевой с номинальной мощностью 17 Вт, справа — выпаянный из компьютерного БП мощностью 450 Вт. Кстати, отечественный еще и весит раз в 5 больше.

В ИИП сетевое напряжение сначала выпрямляется и сглаживается фильтром, а потом опять преобразуется в переменное, но уже гораздо более высокой частоты (несколько десятков килогерц). А затем оно понижается трансформатором.

Схема компьютерного импульсного источника питания

Так выглядит плата вживую:

Фильтр

Фильтр в блоке питания двунаправленный: он поглощает разного рода помехи: как созданные самим БП, так и приходящие из сети. В самых бюджетных БП предприимчивые китайцы вместо дросселей распаивали перемычки (или, как их называют ремонтники, «пофигисторы»), а конденсаторы не ставили вообще. Чем это плохо: помехи будут влиять на другую аппаратуру, подключенную к данной сети, а напряжение на выходе получится с «мусором». Сейчас таких блоков уже немного. Встречается также экономия на размерах: фильтр как бы есть, но работать он будет кое-как.

Читайте также:  Взаимодействие проводников с током опыты ампера вектор магнитной индукции

Фильтр работает эффективнее, когда он находится как можно ближе к источнику помех. Поэтому часть фильтра зачастую располагают прямо на сетевой розетке.

На картинке изображен фильтр в минимальной комплектации. F1 — предохранитель, VDR1 — варистор, N1 — термистор, Х2 — Х-конденсатор, Y1 — Y-конденсаторы, L1 — синфазный дроссель. Резистор R1 служит для разряда конденсатора Х2.

Схема входного вильтра для подавления помех

Еще одна опасная для жизни пользователей экономия — когда вместо специальных Х- и Y-конденсаторов ставят обычные. Впрочем, встречается она редко. Автор видел такое всего один раз и очень давно. Экономия очень незначительна, а риск для пользователей очень велик, так как, например, Y-конденсаторы подключаются одной «ногой» на фазу, а другой — на корпус. В случае пробоя конденсатора можно получить опасное для жизни напряжение на корпусе.

Корректор коэффициента мощности

Не будем вдаваться в подробности, поскольку статьи на эту тему уже были: раз и два. Скажем только, что корректор коэффициента мощности должен быть во всех компьютерных БП, желательно активного типа (A-PFC).

Плюсы корректора:
1) Снижается нагрузка на сеть.
2) Повышенный диапазон входного напряжения (чаще всего, но не всегда).
3) Улучшение работы инвертора.

Минусы:
1) Увеличивается сложность конструкции, соответственно, снижается надежность.
2) Возможны проблемы при работе с UPS.

Преобразователь

Обычно используется мостовая или полумостовая схема. Чаще всего встречается полумост. На картинке ниже он изображен в упрощенном виде.

Как видно по схеме, транзисторы открываются поочередно с небольшой задержкой, чтобы не случилось ситуации, когда оба окажутся открыты. В таком случае получаем на первичной обмотке переменный ток высокой частоты, а на вторичной — уже пониженный до нужной величины.

В топовых блоках применяются резонансные преобразователи (LLC), которые имеют более высокий КПД, но они технически сложнее.

Выпрямление и стабилизация выходных напряжений

На выходе БП имеется четыре напряжения:
1) 12 В — отвечает за питание процессора, видеокарты, HDD, вентиляторов.
2) 5 В — питание логики материнской платы, накопителей, USB.
3) 3,3 В — питание оперативной памяти.
4) -12 В — считается атавизмом и не используется в современных компьютерах.

По способу выпрямления и стабилизации блоки можно поделить на четыре группы:

1) Выпрямление с помощью диодов Шоттки (полупроводниковый прибор, у которого при прямом включении падение напряжения будет в три-четыре раза меньше, чем у обычных кремниевых), групповая стабилизация.

Схема установки диодной сборки в ИИП

Внешне их можно определить по двум крупным дросселям. На одном — три обмотки (12 В, 5 В и тонкий провод -12 В).

Дроссель групповой стабилизации

Второй имеет меньший размер. Это отдельная стабилизация канала 3,3 В. Сейчас такие БП часто встречаются в основном в бюджетном сегменте. Например:

Вот, например, фото такого блока. Очень бюджетно:

2) Выпрямление с помощью диодов Шоттки, раздельная стабилизация на магнитных усилителях. Внешне их можно отличить по наличию в выходных цепях трех крупных дросселей. Данная схема в современных БП не используется: ее вытеснили более производительные решения. Пик такой схемотехники — начало 2000-х годов.

3) Выпрямление канала 12 В с помощью диодов Шоттки. Напряжения 5 В и 3,3 В получают из 12 В с помощью преобразователей DC-DC. Развитие электроники позволило производить недорогие и эффективные преобразователи такого рода. БП будет ненамного эффективнее обычных с групповой стабилизацией (так как нагрузка на низковольтные каналы небольшая), но стабильность напряжений выше.

4) Канал 12 В — синхронный выпрямитель на MOSFET (полевой транзистор с изолированным затвором), остальные напряжения получают при помощи преобразователей DC-DC.

Часто транзисторы расположены на обратной стороне платы, а радиаторы выведены вверх. В данном случае видим четыре PSMN8R3-40YS

Это наиболее эффективная и точная, но и более сложная схемотехника. В соответствии с ней делают все топовые блоки питания. Отклонения выходных напряжений у таких блоков укладываются в один-два процента при допустимых 5 %.

Дежурный источник питания

Представляет из себя маломощный ИИП с напряжением на выходе 5 В. Он работает все время, пока БП подключен к сети. Обеспечивает питание микросхем внутри блока и питание логики на материнской плате, а также подает питание на порты USB при выключенном компьютере.

Дежурка на TNY177. Ниже трансформатора виден выпрямитель на диоде (D22).

Супервизор

Микросхема обеспечивает функционирование основных защит в блоке (превышения выходных напряжений, превышение выходного тока и прочее), управляет включением и выключением блока по сигналам с материнской платы.

Супервизор Sitronix ST9S313A. Видны зеленый (PC_ON) и серый (Power Good) провода.

Теперь вы представляете, как обстоит дело со схемотехникой в наши дни. А что нас ждет в будущем? В мае 2020 года компания Интел выпустила новый ATX12VO (12 V Only) Desktop Power Supply Disign Guide в котором описывает совершенно новые БП: у блока осталось только одно напряжение — 12 В. Нужные напряжения будет преобразовывать материнская плата. Дежурный источник питания с напряжения 5 В перейдет на 12 В. При этом размеры блоков АТХ остаются такими же. Это сделано для того, чтобы сохранить совместимость со старыми корпусами. Правда, пока производители не торопятся переходить на этот формфактор.

Источник