Что такое блок питания. Блок питания что это

Существует два основных типа источников питания: трансформаторные источники питания и импульсные источники питания. Далее описаны их устройство и различия, а также преимущества и недостатки.

Блок питания — описание видов, характеристики и применение

Термин «источник питания», вероятно, на слуху у каждого из нас. Само собой разумеется, что они необходимы для работы бытового и промышленного оборудования. Но то, что скрыто в «черном ящике» (часто в прямом смысле), никогда не подвергается сомнению большинством пользователей. 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 в постоянное (вторичное) (назовем его первичным). 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 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), регулируемости, наличию стабилизации и другим критериям. Однако основным 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 требуется окислительный конденсатор с большей емкостью. Это также увеличивает размер и вес. Поддержание определенного напряжения с помощью линейного регулятора обеспечивает большую мощность стабилизированных компонентов.

Все это привело к тому, что сегодня ассортимент этих SGI значительно сократился. Они используются только в качестве источников питания малой мощности и там, где предъявляются особые требования к чистоте выходного напряжения. Единственный реалистичный способ взглянуть на этот тип источника питания — использовать старые телевизионные и аудиоустройства прошлого.

Бестрансформаторные

Существуют технические решения, позволяющие несколько уменьшить вес традиционных источников. Вместо трансформаторов используются резисторы или балластные конденсаторы. Именно здесь проявляются тенденции к излишествам.

Этот тип БП имеет существенные недостатки.

• на балласте впустую рассеивается большая мощность;
• выходное напряжение в отсутствие стабилизатора имеет ярко выраженную зависимость от нагрузки.

И самое главное, в такой системе нет гальванической развязки от основного источника, и все элементы устройства находятся под полным сетевым напряжением на землю. Поэтому такие источники питания редко используются в качестве очень недорогих зарядных устройств.

Импульсные

Наиболее распространенными источниками питания для бытового и промышленного применения являются импульсные источники питания. Выходная секция содержит те же элементы, что и в обычных устройствах.

• трансформатор, преобразующий первичное напряжение во вторичное;
• выпрямитель;
• сглаживающий фильтр.

Типы в зависимости от назначения

Большинство пользователей очень интересуются схемой питания. И такой подход оправдан (если только в источнике питания нет трансформатора, в этом случае полезно знать, что это источник повышенного риска). В повседневной жизни источники питания делятся по другим критериям

Мощные

Разделение источника питания на типы мощности является достаточно произвольным. Пределы между источниками высокой и низкой мощности не установлены в нормативных документах. Обычные пределы потока равны 3 по мощности … 5 ампер может потреблять до уровня -15-25 ватт. Все, что выше этой линии, считается источником питания высокой мощности. Различие почти всегда обеспечивается блоками питания ноутбуков.

В домашних условиях к этому типу питания относятся преобразователи питания, особенно для светодиодных фильмов. Например, розетки с напряжением 12 вольт могут обеспечивать ток 10 или 20 ампер в зависимости от конструкции (электростанции 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. В большинстве случаев — до двух усилителей мощности (на 5 вольт, мощностью до 10 ватт). Этого достаточно для зарядки аккумулятора в нормальном режиме. Для быстрой зарядки необходимо не менее 5 ампер. В качестве альтернативы могут быть доступны значения от 0,5 А до 1 А. Мало помогает восстановить запас энергии мобильного телефона или планшета, но его предназначение — зарядка беспроводных наушников или аккумуляторов в других маломощных устройствах.

Ультратонкие

Блоки питания этой категории имеют толщину 12-20 мм при мощности до 200 Вт и толщину до 35 мм при мощности до 400 Вт. Их можно легко скрыть во внутренних деталях или использовать в ограниченном пространстве. Такие источники необходимы для изготовления вывесок, фотокопий и т.д.

Влагозащищенные

С точки зрения защиты источники вторичного напряжения можно разделить на обычные и водонепроницаемые. Чтобы определить категорию источника, необходимо прочитать символ типа или код IP Zy в его документации, где Z — число от 0 до 6, обозначающее защиту от проникновения твердых частиц, а вторая цифра y (от 0 до 9). Защита от 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. Нужно понимать, что за все приходится платить, и при выборе источника питания для дома нет экономического смысла покупать устройство с высоким уровнем защиты. Напротив, источник питания, предназначенный для использования вне помещений, должен иметь, как минимум, степень защиты.3 Если степень защиты низкая, то источник питания будет работать до первого дождя.

Термин «заряд», используемый здесь взаимозаменяемо, относится к электрическому заряду, подключенному к источнику питания. Лампочки, вентиляторы, микродвигатели и т.д. Это также может быть плата регулируемого усилителя, видеоигра или любое другое небольшое устройство, требующее внешнего источника питания.

Виды блоков питания и их различия.

Существует два основных типа источников питания: трансформаторные источники питания и импульсные источники питания. Далее описаны их устройство и различия, а также 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 истощающий трансформатор (можно использовать однообмоточные трансформаторы). Первичный байпас этого компонента 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 маленьких трансформаторов уменьшается площадь поперечного сечения проводов (иначе обмотки не поместились бы в сердечнике).

При увеличении значения n и уменьшении площади поперечного сечения сопротивление сердечника обмотки значительно возрастает. В трансформаторах малой мощности этим можно пренебречь, поскольку ток через обмотку мал. Однако при увеличении мощности ток через обмотки возрастает, что в сочетании с высоким сопротивлением обмоток приводит к значительным тепловым потерям электроэнергии.

Все вышесказанное приводит к тому, что типичный мощный трансформатор 50 Гц (необходимый для питания компьютера) может быть спроектирован только как устройство с большим весом и габаритами.

Современные источники питания используют другой подход: увеличение значения f. Это достигается за счет использования прерывистых источников питания. Эти источники питания намного легче и гораздо меньше по размеру, чем трансформаторные источники питания. Импульсные источники питания 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.

Это принципиальная схема импульсного источника питания (это самая простая схема): источник питания является импульсным.

Фактически, прерывистое питание — это обратная система. В этом источнике питания поступающая мощность сначала восстанавливается (т.е. генерируется непрерывная мощность), а затем преобразуется в прямоугольные импульсы определенной частоты и рабочего цикла. 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.

Источник питания — это устройство, которое преобразует напряжение сети переменного тока в напряжение непрерывного тока. Он также защищает от небольших колебаний напряжения.

Блоки питания. Виды и работа. Особенности и применение

Электронные источники питания очень важны в современной жизни. Устройства, требующие регулярной зарядки или постоянного подключения к сети, не могут быть лишены. Правильное использование этих устройств требует не только понимания их конструкции, но и ознакомления с их основными техническими функциями.

Для отдельных продуктов требуются «отдельные» источники питания, поскольку они рассчитаны на определенные напряжения и потребляемую мощность. Вышеперечисленные особенности современного потребителя являются основной причиной широкого разнообразия продукции в данной категории рынка.

Характеристики БП

Каждой конкретной электростанции соответствуют определенные параметры, которые определяют характеристики нагрузки и комбинированной работы.

Основные из этих параметров:

• Тип выходного напряжения.
• Номинальная мощность питающего устройства.
• Предельный ток, обеспечиваемый в нагрузке.

Каждый из вышеперечисленных факторов должен рассматриваться отдельно.

Выходное напряжение

Подавляющее большинство электронных устройств рассчитано на работу от постоянного источника питания. Наиболее распространенные источники питания обеспечивают стабильное напряжение определенного значения.

К этой категории источников питания относятся следующие продукты.

, встроенные в персональные компьютеры (ПК). для девайсов и гаджетов., рассчитанные на 5, 12, 24, 36 и 48В.
• Блоки питания, встроенные в звуковоспроизводящую и усиливающую аппаратуру и т.п.

Рабочее напряжение, принимаемое на выходе этих специальных изделий, варьируется в широком диапазоне (от 3 до 48 вольт и более). Например, для зарядки планшетов и смартфонов требуется выходное напряжение 5 В, а для ноутбуков или нетбуков — 16 В или 19 В.

Помимо вышеперечисленных моделей, существуют также изделия, обеспечивающие выход переменного напряжения. Более точно их называют преобразователями «LATP», они могут уменьшать или увеличивать значение преобразованной величины. Источники питания, обеспечивающие переменное напряжение потребителей, также включают пульсирующие высокоскоростные преобразователи, которые работают по принципу обратного преобразования. Они используются, когда требуется мощная батарея или батареи для генерации переменного напряжения с заданными параметрами.

Выходная или рабочая мощность (ток в нагрузке)

Помимо рабочего напряжения, источник питания должен обеспечивать определенный ток для нагрузки. При определенном выходном напряжении это достигается за счет показателя, называемого «рабочая мощность». Этот параметр определяется как произведение выходного напряжения устройства и силы тока в подключенной к нему нагрузке (p = iu).

Приведенный выше тип показывает, что более мощный источник питания с таким же выходным напряжением должен отдавать больше мощности в нагрузку.

Максимальное значение этого параметра, на которое рассчитан конкретный источник питания, обычно указывается на этикетке изделия. Профессионалы и любители, занимающиеся ремонтом компьютеров, знают, что номинальная мощность встроенного блока питания указана на этикетке с большим значком. Компьютерщики, которым нужна высокая мощность, при покупке компьютера выбирают блок питания с самым высоким номиналом.

Виды блоков питания

По способу преобразования поступающего напряжения известные электростанции делятся на трансформаторные и передаточные.

Трансформаторный блок питания

В настоящее время трансформаторные источники питания встречаются очень редко. Они используются только в старых моделях электронных устройств. К их недостаткам относятся большие размеры, большой вес и низкая эффективность (из-за высоких тепловых потерь). Их единственными преимуществами являются простота схемы и надежность.

Один из вариантов показан ниже.