Laboratorijas barošanas avots: komutācijas vai lineārais, kuru izvēlēties? Ierīce, shēmas un to salīdzinājums. DIY lineārais laboratorijas barošanas avots Spēcīgs lineārais barošanas avots

Lineārie un komutācijas barošanas avoti

Sāksim ar pamatiem. Barošanas avots datorā veic trīs funkcijas. Pirmkārt, maiņstrāva no mājsaimniecības barošanas avota jāpārvērš līdzstrāvai. Otrs barošanas avota uzdevums ir samazināt datoru elektronikai pārmērīgo spriegumu 110-230 V līdz standarta vērtībām, kas nepieciešamas atsevišķu datora komponentu jaudas pārveidotājiem - 12 V, 5 V un 3,3 V. (kā arī negatīvie spriegumi, par kuriem mēs runāsim nedaudz vēlāk) . Visbeidzot, barošanas bloks spēlē sprieguma stabilizatora lomu.

Ir divi galvenie barošanas bloku veidi, kas veic iepriekš minētās funkcijas - lineāri un komutācijas. Vienkāršākā lineārā barošanas avota pamatā ir transformators, uz kura maiņstrāvas spriegumu samazina līdz vajadzīgajai vērtībai, un pēc tam strāvu iztaisno ar diodes tiltu.

Taču strāvas padeve ir nepieciešama arī, lai stabilizētu izejas spriegumu, ko izraisa gan sprieguma nestabilitāte mājsaimniecības tīklā, gan sprieguma kritums, reaģējot uz slodzes strāvas palielināšanos.

Lai kompensētu sprieguma kritumu, lineārā barošanas avotā tiek aprēķināti transformatora parametri, lai nodrošinātu jaudas pārpalikumu. Tad pie lielas strāvas slodzē tiks ievērots nepieciešamais spriegums. Tomēr nav pieļaujams arī paaugstināts spriegums, kas radīsies bez jebkādiem kompensācijas līdzekļiem pie zemas strāvas kravnesības. Pārmērīgs spriegums tiek novērsts, iekļaujot ķēdē nelietderīgu slodzi. Vienkāršākajā gadījumā tas ir rezistors vai tranzistors, kas savienots caur Zenera diodi. Uzlabotā versijā tranzistoru kontrolē mikroshēma ar komparatoru. Lai kā arī būtu, liekā jauda vienkārši tiek izkliedēta kā siltums, kas negatīvi ietekmē ierīces efektivitāti.

Komutācijas barošanas avota ķēdē parādās vēl viens mainīgais, no kura ir atkarīgs izejas spriegums, papildus diviem jau esošajiem: ieejas spriegums un slodzes pretestība. Ir slēdzis virknē ar slodzi (kas mūs interesē gadījumā ir tranzistors), ko kontrolē mikrokontrolleris impulsa platuma modulācijas (PWM) režīmā. Jo lielāks ir tranzistora atvērto stāvokļu ilgums attiecībā pret to periodu (šo parametru sauc par darba ciklu, krievu terminoloģijā tiek izmantota apgrieztā vērtība - darba cikls), jo lielāks ir izejas spriegums. Slēdža klātbūtnes dēļ komutācijas barošanas avotu sauc arī par komutācijas režīma barošanas avotu (SMPS).

Caur slēgtu tranzistoru neplūst strāva, un atvērta tranzistora pretestība ideālā gadījumā ir niecīga. Patiesībā atvērtam tranzistoram ir pretestība un tas izkliedē daļu enerģijas kā siltumu. Turklāt pāreja starp tranzistora stāvokļiem nav pilnīgi diskrēta. Un tomēr impulsa strāvas avota efektivitāte var pārsniegt 90%, savukārt lineārā barošanas avota efektivitāte ar stabilizatoru labākajā gadījumā sasniedz 50%.

Vēl viena komutācijas barošanas avotu priekšrocība ir radikāls transformatora izmēra un svara samazinājums salīdzinājumā ar tādas pašas jaudas lineārajiem barošanas avotiem. Ir zināms, ka jo augstāka ir maiņstrāvas frekvence transformatora primārajā tinumā, jo mazāks ir nepieciešamais serdes izmērs un tinumu apgriezienu skaits. Tāpēc atslēgas tranzistors ķēdē tiek novietots nevis pēc, bet pirms transformatora un papildus sprieguma stabilizācijai tiek izmantots augstfrekvences maiņstrāvas ražošanai (datoru barošanas blokiem tas ir no 30 līdz 100 kHz un augstāks, un parasti - apmēram 60 kHz). Transformators, kas darbojas ar barošanas frekvenci 50-60 Hz, būtu desmitiem reižu masīvāks standarta datoram nepieciešamajai jaudai.

Lineārie barošanas avoti mūsdienās galvenokārt tiek izmantoti mazjaudas lietojumos, kur salīdzinoši sarežģītā elektronika, kas nepieciešama komutācijas barošanas avotam, ir jutīgāka izmaksu pozīcija salīdzinājumā ar transformatoru. Tie ir, piemēram, 9 V barošanas avoti, kas tiek izmantoti ģitāras efektu pedāļiem un vienreiz spēļu konsolēm utt. Bet viedtālruņu lādētāji jau ir pilnībā pulsēti - šeit izmaksas ir pamatotas. Tā kā izejā ir ievērojami zemāka sprieguma pulsācijas amplitūda, lineārie barošanas avoti tiek izmantoti arī tajās jomās, kur šī kvalitāte ir pieprasīta.

⇡ ATX barošanas avota vispārīgā shēma

Galddatora barošanas bloks ir komutācijas barošanas bloks, kura ieeja tiek apgādāta ar sadzīves spriegumu ar parametriem 110/230 V, 50-60 Hz, un izejā ir vairākas līdzstrāvas līnijas, no kurām galvenās ir nominālas. 12, 5 un 3,3 V Turklāt barošanas bloks nodrošina spriegumu -12 V un dažkārt arī -5 V spriegumu, kas nepieciešams ISA kopnei. Bet pēdējais kādā brīdī tika izslēgts no ATX standarta, jo paša ISA atbalsts beidzās.

Iepriekš parādītajā standarta komutācijas barošanas avota vienkāršotajā shēmā var izdalīt četrus galvenos posmus. Tādā pašā secībā mēs pārskatos aplūkojam barošanas avotu sastāvdaļas, proti:

1. EMI filtrs - elektromagnētiskie traucējumi (RFI filtrs);
2. primārā ķēde - ieejas taisngriezis (taisngriezis), atslēgas tranzistori (slēdži), radot augstfrekvences maiņstrāvu transformatora primārajā tinumā;
3. galvenais transformators;
4. sekundārā ķēde - strāvas taisngrieži no transformatora sekundārā tinuma (taisngrieži), izlīdzinošie filtri pie izejas (filtrēšana).

⇡ EMF filtrs

Barošanas avota ieejas filtrs tiek izmantots, lai slāpētu divu veidu elektromagnētiskos traucējumus: diferenciālo (diferenciālo režīmu) - kad traucējumu strāva plūst dažādos virzienos elektropārvades līnijās, un kopējo režīmu - kad strāva plūst vienā virzienā.

Diferenciālo troksni nomāc kondensators CX (lielais dzeltenās plēves kondensators augstāk esošajā fotoattēlā), kas savienots paralēli slodzei. Dažkārt katram vadam papildus tiek piestiprināts drosele, kas pilda to pašu funkciju (nav uz diagrammas).

Kopējā režīma filtru veido CY kondensatori (attēlā zili pilienveida keramiskie kondensatori), savienojot elektropārvades līnijas ar zemi kopējā punktā utt. kopējā režīma droseļvārsts (shēmā LF1), kura abos tinumos strāva plūst vienā virzienā, kas rada pretestību kopējā režīma traucējumiem.

Lētajos modeļos ir uzstādīts minimālais filtru detaļu komplekts, dārgākajos aprakstītās shēmas veido atkārtotas (pilnībā vai daļēji) saites. Agrāk nebija neparasti redzēt barošanas blokus bez EMI filtra. Tagad tas ir diezgan kuriozs izņēmums, lai gan, iegādājoties ļoti lētu barošanas bloku, jūs joprojām varat saskarties ar šādu pārsteigumu. Rezultātā cietīs ne tikai un ne tik ļoti pats dators, bet arī pārējās sadzīves tīklam pieslēgtās iekārtas - komutācijas barošanas avoti ir spēcīgs traucējumu avots.

Laba barošanas avota filtra zonā var atrast vairākas detaļas, kas aizsargā pašu ierīci vai tās īpašnieku no bojājumiem. Gandrīz vienmēr ir vienkāršs drošinātājs īssavienojuma aizsardzībai (F1 diagrammā). Ņemiet vērā, ka, nostrādājot drošinātājam, aizsargātais objekts vairs nav barošanas avots. Ja rodas īssavienojums, tas nozīmē, ka atslēgas tranzistori jau ir izlauzušies, un ir svarīgi vismaz novērst elektrības vadu aizdegšanos. Ja strāvas padeves drošinātājs pēkšņi izdeg, tad tā nomaiņa pret jaunu, visticamāk, ir bezjēdzīga.

Tiek nodrošināta atsevišķa aizsardzība pret īstermiņa pārspriegumi, izmantojot varistoru (MOV - Metal Oxide Varistor). Bet nav aizsardzības līdzekļu pret ilgstošu sprieguma pieaugumu datora barošanas blokos. Šo funkciju veic ārējie stabilizatori, kuru iekšpusē ir savs transformators.

Kondensators PFC ķēdē pēc taisngrieža var saglabāt ievērojamu lādiņu pēc atvienošanas no strāvas. Lai neuzmanīgs cilvēks, kurš iebāž pirkstu strāvas savienotājā, nesaņemtu elektriskās strāvas triecienu, starp vadiem tiek uzstādīts augstvērtīgs izlādes rezistors (izplūdes rezistors). Sarežģītākā versijā - kopā ar vadības ķēdi, kas neļauj lādiņam noplūst, kad ierīce darbojas.

Starp citu, filtra klātbūtne datora barošanas blokā (un arī monitora un gandrīz jebkura datortehnikas barošanas blokam tāds ir) nozīmē, ka parastā pagarinātāja vietā parasti ir jāiegādājas atsevišķs "pārsprieguma filtrs". , bezjēdzīgi. Viņa iekšienē viss ir vienāds. Vienīgais nosacījums jebkurā gadījumā ir parasta trīs kontaktu elektroinstalācija ar zemējumu. Pretējā gadījumā CY kondensatori, kas savienoti ar zemi, vienkārši nespēs veikt savu funkciju.

⇡ Ieejas taisngriezis

Pēc filtra maiņstrāva tiek pārveidota par līdzstrāvu, izmantojot diodes tiltu - parasti komplekta veidā kopējā korpusā. Atsevišķs radiators tilta dzesēšanai ir ļoti apsveicams. Tilts, kas samontēts no četrām atsevišķām diodēm, ir lētu barošanas avotu atribūts. Varat arī jautāt, kādai strāvai tilts ir paredzēts, lai noteiktu, vai tas atbilst paša barošanas avota jaudai. Lai gan, kā likums, šim parametram ir laba rezerve.

⇡ Aktīvs PFC bloks

Maiņstrāvas ķēdē ar lineāru slodzi (piemēram, kvēlspuldze vai elektriskā plīts) strāvas plūsma seko tādam pašam sinusoidālajam vilnim kā spriegumam. Bet tas neattiecas uz ierīcēm, kurām ir ieejas taisngriezis, piemēram, komutācijas barošanas avoti. Strāvas padeve izvada strāvu īsos impulsos, kas laikā aptuveni sakrīt ar sprieguma sinusoidālā viļņa virsotnēm (tas ir, maksimālo momentāno spriegumu), kad tiek uzlādēts taisngrieža izlīdzinošais kondensators.

Izkropļotais strāvas signāls tiek sadalīts vairākās harmoniskās svārstībās noteiktas amplitūdas sinusoīda summā (ideāls signāls, kas rastos ar lineāru slodzi).

Noderīga darba veikšanai izmantotā jauda (kas faktiski ir datora komponentu sildīšana) ir norādīta barošanas avota raksturlielumos un tiek saukta par aktīvo. Atlikušo jaudu, ko rada strāvas harmoniskās svārstības, sauc par reaktīvo. Tas nerada lietderīgu darbu, bet silda vadus un rada slodzi uz transformatoriem un citām spēka iekārtām.

Reaktīvās un aktīvās jaudas vektora summu sauc par šķietamo jaudu. Un aktīvās jaudas attiecību pret kopējo jaudu sauc par jaudas koeficientu - nejaukt ar efektivitāti!

Komutācijas barošanas avotam sākotnēji ir diezgan zems jaudas koeficients - aptuveni 0,7. Privātam patērētājam reaktīvā jauda nav problēma (par laimi, elektrības skaitītāji to neņem vērā), ja vien viņš neizmanto UPS. Nepārtrauktās barošanas avots ir atbildīgs par pilnu slodzes jaudu. Biroja vai pilsētas tīkla mērogā liekā reaktīvā jauda, ​​kas rodas, pārslēdzot barošanas blokus, jau būtiski samazina elektroapgādes kvalitāti un rada izmaksas, tāpēc ar to tiek aktīvi cīnīties.

Jo īpaši lielākā daļa datoru barošanas avotu ir aprīkoti ar aktīvās jaudas koeficienta korekcijas (Active PFC) shēmām. Vienību ar aktīvu PFC ir viegli identificēt pēc viena liela kondensatora un induktora, kas uzstādīts aiz taisngrieža. Būtībā Active PFC ir vēl viens impulsu pārveidotājs, kas uztur nemainīgu kondensatora uzlādi ar aptuveni 400 V spriegumu. Šajā gadījumā strāva no barošanas tīkla tiek patērēta īsos impulsos, kuru platums ir izvēlēts tā, lai signāls. tiek tuvināts ar sinusoidālo vilni, kas nepieciešams, lai modelētu lineāro slodzi. Lai sinhronizētu strāvas patēriņa signālu ar sprieguma sinusoīdu, PFC kontrollerim ir īpaša loģika.

Aktīvajā PFC ķēdē ir viens vai divi atslēgas tranzistori un jaudīga diode, kas ir novietoti uz vienas radiatora ar galvenā barošanas avota pārveidotāja atslēgas tranzistoriem. Parasti galvenā pārveidotāja atslēgas PWM kontrolleris un aktīvā PFC atslēga ir viena mikroshēma (PWM/PFC Combo).

Jaudas koeficients komutācijas barošanas blokiem ar aktīvo PFC sasniedz 0,95 un augstāku. Turklāt tiem ir vēl viena priekšrocība - tiem nav nepieciešams 110/230 V tīkla slēdzis un atbilstošs sprieguma dubultotājs barošanas bloka iekšpusē. Lielākā daļa PFC ķēžu apstrādā spriegumu no 85 līdz 265 V. Turklāt tiek samazināta barošanas avota jutība pret īslaicīgiem sprieguma kritumiem.

Starp citu, papildus aktīvajai PFC korekcijai ir arī pasīvā, kas ietver augstas induktivitātes induktora uzstādīšanu virknē ar slodzi. Tā efektivitāte ir zema, un diez vai jūs to atradīsit modernā barošanas avotā.

⇡ Galvenais pārveidotājs

Vispārīgais darbības princips visiem izolētas topoloģijas impulsa barošanas avotiem (ar transformatoru) ir vienāds: atslēgas tranzistors (vai tranzistori) rada maiņstrāvu transformatora primārajā tinumā, un PWM kontrolieris kontrolē darba ciklu. to pārslēgšana. Tomēr konkrētas shēmas atšķiras gan ar galveno tranzistoru un citu elementu skaitu, gan pēc kvalitatīvajiem raksturlielumiem: efektivitāte, signāla forma, troksnis utt. Bet šeit pārāk daudz ir atkarīgs no konkrētās realizācijas, lai būtu vērts pievērst uzmanību. Interesentiem piedāvājam diagrammu komplektu un tabulu, kas ļaus tās identificēt konkrētās ierīcēs pēc detaļu sastāva.

Papildus uzskaitītajām topoloģijām dārgos barošanas avotos ir Half Bridge rezonanses versijas, kuras ir viegli identificēt ar papildu lielu induktors (vai diviem) un kondensatoru, kas veido svārstību ķēdi.

⇡ Sekundārā ķēde

Sekundārā ķēde ir viss, kas nāk pēc transformatora sekundārā tinuma. Lielākajā daļā mūsdienu barošanas avotu transformatoram ir divi tinumi: no viena no tiem tiek noņemts 12 V spriegums, no otra - 5 V. Strāvu vispirms iztaisno, izmantojot divu Šotkija diožu komplektu - vienu vai vairākas uz autobusu ( visaugstāk noslogotajā autobusā - 12 V - jaudīgos barošanas blokos ir četri mezgli). Efektīvāki efektivitātes ziņā ir sinhronie taisngrieži, kuros diožu vietā izmanto lauka tranzistorus. Taču tā ir patiesi progresīvu un dārgu barošanas avotu prerogatīva, kas pretendē uz 80 PLUS Platinum sertifikātu.

3,3 V sliede parasti tiek darbināta no tā paša tinuma kā 5 V sliede, tikai spriegums tiek pazemināts, izmantojot piesātināmo induktors (Mag Amp). Īpašs transformatora tinums 3,3 V spriegumam ir eksotiska iespēja. No pašreizējā ATX standarta negatīvajiem spriegumiem paliek tikai -12 V, kas tiek noņemti no sekundārā tinuma zem 12 V kopnes caur atsevišķām vājstrāvas diodēm.

Pārveidotāja atslēgas PWM vadība maina spriegumu transformatora primārajā tinumā un līdz ar to visos sekundārajos tinumos vienlaikus. Tajā pašā laikā datora strāvas patēriņš nekādā gadījumā nav vienmērīgi sadalīts starp barošanas avota kopnēm. Mūsdienu aparatūrā visvairāk noslogotā kopne ir 12-V.

Lai atsevišķi stabilizētu spriegumus dažādās kopnēs, ir nepieciešami papildu pasākumi. Klasiskā metode ietver grupas stabilizācijas droseles izmantošanu. Caur tā tinumiem tiek izvadītas trīs galvenās kopnes, un rezultātā, ja vienā kopnē strāva palielinās, pārējās spriegums samazinās. Pieņemsim, ka strāva 12 V kopnē ir palielinājusies, un, lai novērstu sprieguma kritumu, PWM kontrolleris ir samazinājis galveno tranzistoru darba ciklu. Rezultātā spriegums uz 5 V kopnes varēja pārsniegt pieļaujamās robežas, taču to nomāca grupas stabilizācijas droselis.

Spriegumu 3,3 V kopnē papildus regulē vēl viens piesātināms induktors.

Uzlabotā versija nodrošina atsevišķu 5 un 12 V kopņu stabilizāciju piesātināto droseles dēļ, taču tagad šī konstrukcija ir devusi vietu līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājiem dārgos augstas kvalitātes barošanas blokos. Pēdējā gadījumā transformatoram ir viens sekundārais tinums ar spriegumu 12 V, un 5 V un 3,3 V spriegums tiek iegūts, pateicoties DC-DC pārveidotājiem. Šī metode ir vislabvēlīgākā sprieguma stabilitātei.

Izvades filtrs

Katras kopnes pēdējais posms ir filtrs, kas izlīdzina galveno tranzistoru izraisīto sprieguma pulsāciju. Turklāt ieejas taisngrieža pulsācijas, kuru frekvence ir vienāda ar divkāršu barošanas tīkla frekvenci, vienā vai otrā pakāpē iekļūst barošanas avota sekundārajā ķēdē.

Pulsācijas filtrs ietver droseli un lielus kondensatorus. Augstas kvalitātes barošanas blokiem raksturīga kapacitāte vismaz 2000 uF, bet lēto modeļu ražotājiem ir rezerves ietaupījumam, uzstādot kondensatorus, piemēram, uz pusi no nominālvērtības, kas neizbēgami ietekmē pulsācijas amplitūdu.

⇡ Gaidstāves jauda +5VSB

Barošanas avota komponentu apraksts būtu nepilnīgs, neminot 5 V gaidstāves sprieguma avotu, kas padara iespējamu datora miega režīmu un nodrošina visu to ierīču darbību, kurām jābūt ieslēgtām visu laiku. “Darba telpa” tiek darbināta ar atsevišķu impulsu pārveidotāju ar mazjaudas transformatoru. Dažos barošanas avotos ir arī trešais transformators, ko izmanto atgriezeniskās saites ķēdē, lai izolētu PWM kontrolieri no galvenā pārveidotāja primārās ķēdes. Citos gadījumos šo funkciju veic optroni (LED un fototranzistors vienā iepakojumā).

⇡ Strāvas padeves testēšanas metodika

Viens no galvenajiem barošanas avota parametriem ir sprieguma stabilitāte, kas atspoguļojas t.s. šķērsslodzes raksturlielums. KNH ir diagramma, kurā strāva vai jauda uz 12 V kopnes ir attēlota uz vienas ass, bet kopējā strāva vai jauda uz 3,3 un 5 V kopnēm uz otras. Krustošanās punktos dažādām vērtībām abi mainīgie, sprieguma novirzi no nominālās vērtības nosaka viena vai otra riepa. Attiecīgi mēs publicējam divus dažādus KNH - 12 V kopnei un 5/3,3 V kopnei.

Punkta krāsa norāda novirzes procentuālo daudzumu:

• zaļš: ≤ 1%;
• gaiši zaļš: ≤ 2%;
• dzeltens: ≤ 3%;
• oranžs: ≤ 4%;
• sarkans: ≤ 5%.
• balts: > 5% (nav atļauts pēc ATX standarta).

KNH iegūšanai tiek izmantots pēc pasūtījuma izgatavots barošanas bloka pārbaudes stends, kas rada slodzi, izkliedējot siltumu uz jaudīgiem lauka efekta tranzistoriem.

Vēl viens tikpat svarīgs tests ir pulsācijas amplitūdas noteikšana pie barošanas avota izejas. ATX standarts pieļauj pulsāciju 120 mV robežās 12 V kopnei un 50 mV 5 V kopnei. Izšķir augstfrekvences pulsāciju (divkāršā frekvencē nekā galvenā pārveidotāja slēdža frekvence) un zemo frekvenci (ar divreiz lielāku frekvenci). piegādes tīkla biežums).

Mēs izmērām šo parametru, izmantojot Hantek DSO-6022BE USB osciloskopu pie maksimālās strāvas avota slodzes, kas norādīta specifikācijās. Zemāk esošajā oscilogrammā zaļais grafiks atbilst 12 V kopnei, dzeltenais grafiks atbilst 5 V. Redzams, ka viļņi ir normas robežās un pat ar rezervi.

Salīdzinājumam mēs piedāvājam attēlu, kurā redzami viļņi veca datora barošanas avota izejā. Sākumā šis bloks nebija lielisks, taču laika gaitā tas noteikti nav uzlabojies. Spriežot pēc zemfrekvences pulsācijas lieluma (ņemiet vērā, ka sprieguma slaucīšanas dalījums ir palielināts līdz 50 mV, lai atbilstu ekrāna svārstībām), izlīdzināšanas kondensators pie ieejas jau ir kļuvis nelietojams. Augstas frekvences pulsācija 5 V kopnē ir uz pieļaujamās 50 mV robežas.

Sekojošais tests nosaka iekārtas efektivitāti pie slodzes no 10 līdz 100% no nominālās jaudas (salīdzinot izejas jaudu ar ieejas jaudu, kas izmērīta, izmantojot mājsaimniecības vatmetru). Salīdzinājumam grafikā parādīti dažādu 80 PLUS kategoriju kritēriji. Tomēr mūsdienās tas neizraisa lielu interesi. Grafikā parādīti augstākās klases Corsair PSU rezultāti salīdzinājumā ar ļoti lēto Antec, un atšķirība nav tik liela.

Lietotājam aktuālāka problēma ir iebūvētā ventilatora radītais troksnis. To nav iespējams tieši izmērīt tuvu rūcošajam barošanas bloka testēšanas stendam, tāpēc mēs mēram lāpstiņriteņa griešanās ātrumu ar lāzera tahometru - arī pie jaudas no 10 līdz 100%. Zemāk redzamajā grafikā redzams, ka tad, kad šī barošanas avota slodze ir zema, 135 mm ventilators paliek zemā ātrumā un gandrīz nav dzirdams. Pie maksimālās slodzes troksni jau var pamanīt, taču līmenis joprojām ir diezgan pieņemams.

Nav noslēpums, ka ierīces darbība, uz kuras tā ir ielādēta, ir atkarīga no pareizas barošanas avota (turpmāk tekstā PSU) izvēles, tā dizaina un uzbūves kvalitātes. Šeit es mēģināšu runāt par galvenajiem barošanas bloku izvēles, aprēķina, projektēšanas un izmantošanas punktiem.

1. Barošanas avota izvēle

Vispirms ir skaidri jāsaprot, kas tieši tiks pievienots barošanas avotam. Mūs galvenokārt interesē slodzes strāva. Tas būs galvenais tehnisko specifikāciju punkts. Pamatojoties uz šo parametru, tiks izvēlēta ķēde un elementu bāze. Es došu slodžu piemērus un to vidējo strāvas patēriņu

1. LED apgaismojuma efekti (20-1000mA)

2. Gaismas efekti uz miniatūrām kvēlspuldzēm (200mA-2A)

3. Gaismas efekti jaudīgām lampām (līdz 1000A)

4. Miniatūrie pusvadītāju radio uztvērēji (100-500mA)

5. Pārnēsājams audio aprīkojums (100mA-1A)

6. Automašīnu radioaparāti (līdz 20A)

7. Automobiļu UMZCH (caur 12 V līniju līdz 200 A)

8. Stacionārs pusvadītāju UMZCH (ar izejas jaudu ne lielāku par 1 kW līdz 40 A)

9. UMZCH caurule (10mA-1A – anods, 200mA-8A – kvēldiegs)

10. Caurules HF raiduztvērēji [izejas stadija C klasē raksturojas ar visaugstāko efektivitāti] (ar raidītāja jaudu līdz 1 kW, līdz 5A - anods, līdz 10A - kvēldiegs)

11. Pusvadītāju HF raiduztvērēji, CB (ar raidītāja jaudu līdz 100W, 1 - 5A)

12. Caurules VHF radiostacijas (ar raidītāja jaudu līdz 50W, līdz 1A - anods, līdz 3A - kvēldiegs)

13. Pusvadītāju VHF radioaparāti (līdz 5A)

14. Pusvadītāju televizori (līdz 5 A)

15. Datortehnika, biroja tehnika, tīkla ierīces [LAN centrmezgli, piekļuves punkti, modemi, maršrutētāji] (500mA - 30A)

16. Akumulatoru lādētāji (līdz 10A)

17. Sadzīves tehnikas vadības bloki (līdz 1A)

2. Drošības noteikumi

Neaizmirsīsim, ka barošanas avots ir augstākā sprieguma komponents jebkurā ierīcē (izņemot, iespējams, televizoru). Turklāt apdraudējumu rada ne tikai rūpnieciskais elektrotīkls (220V). Spriegums lampu aprīkojuma anodu ķēdēs var sasniegt desmitiem un pat simtiem (rentgenstaru iekārtās) kilovoltu (tūkstošiem voltu). Tāpēc visas augstsprieguma zonas (ieskaitot kopējo vadu) ir jāizolē no korpusa. Ikviens, kurš ir uzlicis kāju uz sistēmas bloka un pieskāries akumulatoram, to labi zina. Elektriskā strāva var būt bīstama ne tikai cilvēkiem un dzīvniekiem, bet arī pašai ierīcei. Tas nozīmē bojājumus un īssavienojumus. Šīs parādības ne tikai bojā radio komponentus, bet arī ir ļoti ugunsbīstamas. Saskāros ar dažiem izolējošiem konstrukcijas elementiem, kuri augstsprieguma padeves rezultātā tika caurdurti un izdeguši līdz oglei, un tie izdega nevis pilnībā, bet gan kanālā. Akmeņogles vada strāvu un tādējādi rada īssavienojumu (turpmāk īssavienojums) korpusā. Turklāt tas nav redzams no ārpuses. Tāpēc starp diviem vadiem, kas pielodēti pie tāfeles, jābūt apmēram 2 mm attālumam uz voltu. Ja mēs runājam par nāvējošiem spriegumiem, tad korpusam jābūt aprīkotam ar mikroslēdžiem, kas automātiski atvieno ierīci, kad siena tiek noņemta no konstrukcijas bīstamās zonas. Konstrukcijas elementi, kas ekspluatācijas laikā ļoti uzkarst (radiatori, jaudīgas pusvadītāju un vakuuma ierīces, rezistori ar jaudu virs 2W), ir jānoņem no dēļa (labākais variants) vai vismaz jāpaceļ virs tās. Tāpat nav atļauts pieskarties sildelementu korpusiem, izņemot gadījumus, kad otrais elements ir pirmā temperatūras sensors. Šādus elementus nav atļauts pildīt ar epoksīdsveķiem vai citiem savienojumiem. Turklāt ir jānodrošina gaisa plūsma uz zonām ar lielu jaudas izkliedi un, ja nepieciešams, piespiedu dzesēšanu (līdz iztvaikošanas dzesēšanai). Tātad. Mani pārņēmušas bailes, tagad par darbu.

3. Oma un Kirhofa likumi ir bijuši un būs pamats jebkuras elektroniskas ierīces attīstībai.

3.1. Oma likums ķēdes posmam

Strāvas stiprums ķēdes daļā ir tieši proporcionāls sekcijai pievadītajam spriegumam un apgriezti proporcionāls sekcijas pretestībai. Visu ierobežojošo, rūdīšanas un balasta rezistoru darbība balstās uz šo principu.

Šī formula ir laba, jo “U” var nozīmēt gan spriegumu pie slodzes, gan spriegumu ķēdes posmā, kas savienots virknē ar slodzi. Piemēram, mums ir 12V/20W spuldze un 17V avots, kuram jāpievieno šī spuldzīte. Mums ir nepieciešams rezistors, kas pazeminās 17 V līdz 12.

1. att

Tātad, mēs zinām, ka tad, kad elementi ir savienoti virknē, spriegumi tiem var atšķirties, bet strāva vienmēr ir vienāda jebkurā ķēdes daļā. Aprēķināsim spuldzes patērēto strāvu:

Tas nozīmē, ka caur rezistoru plūst tāda pati strāva. Kā spriegumu mēs ņemam sprieguma kritumu pāri dzēšanas rezistoram, jo ​​tas tiešām ir tāds pats spriegums, kas iedarbojas uz šo rezistoru ( )

No iepriekš minētā piemēra ir pilnīgi skaidrs, ka. Turklāt tas attiecas ne tikai uz rezistoriem, bet arī, piemēram, uz skaļruņiem, ja parēķinām, kāds spriegums ir jāpieliek skaļrunim ar noteiktu jaudu un pretestību, lai tas attīstītu šo jaudu.

Pirms mēs pārejam pie tā, mums ir skaidri jāsaprot iekšējās un izejas pretestības fiziskā nozīme. Pieņemsim, ka mums ir kāds EML avots. Tātad iekšējā (izejas) pretestība ir iedomāts rezistors, kas ar to savienots virknē.

2. att

Dabiski, ka faktiski strāvas avotos šādu rezistoru nav, bet ģeneratoriem ir tinumu pretestība, rozetēm ir vadu pretestība, akumulatoriem ir elektrolītu un elektrodu pretestība utt. Pieslēdzot slodzi, šī pretestība darbojas tieši tāpat kā sērijveidā savienots rezistors.

Kur: ε – EMF
Es – strāvas stiprums
R – slodzes pretestība
r – iekšējā avota pretestība

No formulas ir skaidrs, ka, palielinoties iekšējai pretestībai, jauda samazinās iekšējās pretestības samazināšanās dēļ. To var redzēt arī no Ohma likuma ķēdes posmam.

3.3. Kirhhofa noteikums mūs interesēs tikai viena lieta: ķēdē ienākošo strāvu summa ir vienāda ar strāvu (strāvu summu), kas no tās iziet. Tie. neatkarīgi no slodzes un neatkarīgi no tā, cik zaru tā sastāv, strāvas stiprums vienā no barošanas vadiem būs vienāds ar strāvas stiprumu otrajā vadā. Faktiski šis secinājums ir diezgan acīmredzams, ja mēs runājam par slēgtu ķēdi.

Šķiet, ka viss ir skaidrs ar strāvas plūsmas likumiem. Apskatīsim, kā tas izskatās reālajā aparatūrā.

4. Pildījums

Visi barošanas bloki lielā mērā ir līdzīgi dizaina un elementu bāzes ziņā. Tas ir saistīts ar faktu, ka tie kopumā veic vienas un tās pašas funkcijas: sprieguma maiņa (vienmēr), taisnošana (visbiežāk), stabilizācija (bieži), aizsardzība (bieži). Tagad apskatīsim veidus, kā šīs funkcijas īstenot.

4.1. Sprieguma maiņa visbiežāk tiek īstenots, izmantojot dažādus transformatorus. Šī opcija ir visuzticamākā un drošākā. Ir arī beztransformatora barošanas avoti. Tie izmanto kondensatora kapacitāti, kas virknē savienota starp strāvas avotu un slodzi, lai samazinātu spriegumu. Šādu barošanas avotu izejas spriegums ir pilnībā atkarīgs no slodzes strāvas un tās klātbūtnes. Pat ar īslaicīgu slodzes izslēgšanu šādi barošanas avoti neizdodas. Turklāt tie var tikai pazemināt spriegumu. Tāpēc es neiesaku šādus barošanas avotus REA darbināšanai. Tātad, pievērsīsimies transformatoriem. Lineārajos barošanas avotos tiek izmantoti transformatori ar 50 Hz (rūpnieciskā tīkla frekvence). Transformators sastāv no serdes, primārā tinuma un vairākiem sekundārajiem tinumiem. Maiņstrāva, kas nonāk primārajā tinumā, rada magnētisko plūsmu kodolā. Šī plūsma, tāpat kā magnēts, sekundārajos tinumos izraisa emf. Spriegumu uz sekundārajiem tinumiem nosaka apgriezienu skaits. Sekundārā tinuma apgriezienu skaita (sprieguma) attiecību pret primārā tinuma apgriezienu skaitu (spriegumu) sauc par transformācijas koeficientu (η). Ja η>1, transformatoru sauc par paaugstinošo transformatoru, pretējā gadījumā – par pazeminošo transformatoru. Ir transformatori ar η=1. Šādi transformatori nemaina spriegumu un kalpo tikai galvaniskā izolācijaķēdes ( ķēdes tiek uzskatītas par galvaniski izolētām, ja tām nav tieša kopīga elektriskā kontakta. Lai gan caur tām plūstošās strāvas var iedarboties viena uz otru. Piemēram "Zils Zobs"vai tai pievesta spuldzīte un saules baterija vai pie raidītāja antenas pievests elektromotora rotors un stators vai neona lampa). Tāpēc nav jēgas tos izmantot barošanas blokā. Impulsu transformatori darbojas pēc tāda paša principa ar vienīgo atšķirību, ka tie netiek piegādāti ar spriegumu tieši no kontaktligzdas. Pirmkārt, tas tiek pārveidots par augstākas frekvences impulsiem (parasti 15-20 kHz), un šie impulsi tiek piegādāti transformatora primārajam tinumam. Šo impulsu atkārtošanās ātrumu sauc par impulsa barošanas avota pārveidošanas frekvenci. Palielinoties frekvencei, palielinās spoles induktīvā pretestība, tāpēc impulsu transformatoru tinumos ir mazāk apgriezienu, salīdzinot ar lineārajiem. Tas padara tos kompaktākus un vieglākus. Tomēr impulsu barošanas blokiem ir raksturīgs augstāks traucējumu līmenis, sliktāki termiskie apstākļi, un to shēmas konstrukcija ir sarežģītāka, tāpēc mazāk uzticama.

4.2. Iztaisnošana ietver maiņstrāvas (impulsa) pārvēršanu līdzstrāvā. Šis process sastāv no pozitīvo un negatīvo pusviļņu sadalīšanas to attiecīgajos polos. Ir diezgan daudz shēmu, kas ļauj to izdarīt. Apskatīsim tos, kas tiek izmantoti visbiežāk.

4.2.1. Kvartbridžs

3. att

Vienkāršākā pusviļņa taisngrieža shēma. Tas darbojas šādi. Pozitīvais pusvilnis iziet cauri diodei un uzlādē C1. Negatīvo pusviļņu bloķē diode, un šķiet, ka ķēde ir bojāta. Šajā gadījumā slodze tiek darbināta, izlādējot kondensatoru. Acīmredzot, lai darbotos ar 50 Hz, kapacitātei C1 jābūt salīdzinoši lielai, lai nodrošinātu zemu pulsācijas līmeni. Tāpēc ķēde tiek izmantota galvenokārt komutācijas barošanas avotos, jo ir augstāka darba frekvence.

4.2.2. Pustilts (Latour-Delon-Grenachere dubultnieks)

4. att

Darbības princips ir līdzīgs ceturkšņa tiltam, tikai šeit tie ir savienoti virknē. Pozitīvais pusvilnis iet cauri VD1 un uzlādē C1. Negatīvā pusviļņā VD1 aizveras un C1 sāk izlādēties, un negatīvais pusvilnis iet caur VD2. Tādējādi starp katodu VD1 un anodu VD2 parādās spriegums, kas ir 2 reizes lielāks par transformatora sekundārā tinuma spriegumu (4.a att.). Šo principu var izmantot, veidojot sadalīt BP. Tā sauc barošanas blokus, kas rada 2 spriegumus, kas ir identiski pēc lieluma, bet pretējas zīmes (4.b att.). Tomēr nevajadzētu aizmirst, ka tie ir 2 virknē savienoti ceturkšņa tilti un kondensatora kapacitātei jābūt pietiekami lielai (pamatojoties uz vismaz 1000 μF uz 1A strāvas patēriņa).

4.2.3. Pilns tilts

Visizplatītākajai taisngriežu shēmai ir vislabākie slodzes raksturlielumi ar minimālu pulsācijas līmeni, un to var izmantot gan vienpolārajos (5.a att.), gan dalītajos barošanas avotos (5.b att.).

5. att

Attēlā 5c,d parādīta tilta taisngrieža darbība.

Kā jau minēts, dažādām taisngriežu ķēdēm ir raksturīgas dažādas pulsācijas koeficienta vērtības. Precīzs taisngrieža aprēķins satur apgrūtinošus aprēķinus, un praksē tas ir reti nepieciešams, tāpēc mēs aprobežosimies ar aptuvenu aprēķinu, ko var veikt, izmantojot tabulu

kur: U 2 – sekundārā tinuma spriegums
I 2 – sekundārā tinuma maksimālā pieļaujamā strāva
U apgriezienu skaits - Diožu (kenotronu, tiristoru, gastronu, ignitronu) maksimālais pieļaujamais reversais spriegums
I pr.max – Diožu (kenotronu, tiristoru, gastronu, ignitronu) maksimālā pieļaujamā tiešā strāva
q 0 – izejas pulsācijas koeficients
U 0 – Taisngrieža izejas spriegums
I 0 – maksimālā slodzes strāva

Izlīdzināšanas kondensatora jaudu var aprēķināt, izmantojot formulu

kur: q – pulsācijas koeficients
m – fāzēšana
f – pulsācijas frekvence
R n – slodzes pretestība ()
R f – filtra rezistora pretestība ( Šī ir formula RC filtriem, bet kā rezistoru var ņemt taisngrieža izejas pretestību [transformatora iekšējā pretestība + vārstu pretestība])

4.3. Filtrēšana

Ripple traucē ierīces darbību, kuru darbina barošanas avots. Turklāt tie padara neiespējamu stabilizatoru darbību, jo intervālos starp pusviļņiem (absolūtais sinusoidālais vilnis) spriegums samazinās līdz gandrīz nullei. Apskatīsim dažus anti-aliasing filtru veidus.

4.3.1. Pasīvie filtri var būt rezistīvi-kapacitatīvi, induktīvi-kapacitatīvi un kombinēti.

6. att

Rezistīvi kapacitatīvie filtri (6. att.) raksturojas ar salīdzinoši lielu sprieguma kritumu. Tas ir saistīts ar rezistora izmantošanu tajos. Tādēļ šādi filtri nav piemēroti darbam ar strāvu, kas lielāka par 500 mA lielu zudumu un jaudas izkliedes dēļ. Rezistors tiek aprēķināts šādi

kur: U out – taisngrieža izejas spriegums
U p – slodzes barošanas spriegums
I n – slodzes strāva

7. att

Induktīvi-kapacitatīvie filtri raksturojas ar salīdzinoši augstu izlīdzināšanas spēju, taču svara un izmēra parametru ziņā tie ir zemāki par citiem. Induktīvā-kapacitatīvā filtra pamatideja tā komponentu pretestības attiecībās , t.i. Filtram jābūt ar labu kvalitātes koeficientu. Pats filtrs tiek aprēķināts, izmantojot šādu formulu

Kur: q – izlīdzināšanas koeficients
m – fāzēšana
f – frekvence
- droseles induktivitāte
– kondensatora kapacitāte.

Amatieru apstākļos droseles vietā varat izmantot transformatora primāro tinumu (nevis to, no kura viss tiek barots), un īssavienojumu sekundārajam.

4.3.2. Aktīvie filtri tiek izmantoti gadījumos, kad pasīvie filtri nav piemēroti svara, izmēra vai temperatūras parametru ziņā. Fakts ir tāds, ka, kā jau minēts, jo lielāka ir slodzes strāva, jo lielāka ir izlīdzinošo kondensatoru jauda. Praksē tādēļ ir jāizmanto lielgabarīta elektrolītiskie kondensatori. Aktīvais filtrs izmanto tranzistoru emitera sekotāju ķēdē (kaskāde ar kopējo kolektoru), tāpēc signāls pie emitētāja praktiski atkārto signālu pie bāzes (8. att.)

8. att

Ķēde R1C1 tiek aprēķināta kā pretestības-kapacitatīvs filtrs, par patērēto strāvu tiek ņemta tikai strāva bāzes ķēdē

Taču, kā redzams no formulas, filtra režīms (ieskaitot izlīdzināšanas koeficientu) būs atkarīgs no patērētās strāvas, tāpēc labāk to salabot (9. att.)

9. att

Ķēde darbojas ar nosacījumu, ka , kurā izejas spriegums būs aptuveni 0,98 U b sakarā ar sprieguma kritumu atkārtotājā. Mēs ņemam R2 kā slodzes pretestību.

4.3.3 Trokšņu filtri

Jāsaka, ka radiotraucējumi var iekļūt ne tikai no tīkla ierīcē, bet arī no ierīces tīklā. Tāpēc abi virzieni ir jāaizsargā no traucējumiem. Tas jo īpaši attiecas uz pārslēgšanas barošanas avotiem. Parasti tas ir saistīts ar nelielu kondensatoru (0,01 - 1,0 μF) pievienošanu paralēli ķēdei, kā parādīts 10. attēlā.

10. att

Tāpat kā izlīdzinošo filtru gadījumā, trokšņu filtri darbojas ar nosacījumu, ka kondensatoru kapacitāte pie traucējumu frekvences ir daudz mazāka par slodzes pretestību.

Iespējams, ka traucējumi rodas nevis no spontānām strāvas izmaiņām tīklā vai ierīcē, bet gan no pastāvīgas “vibrācijas”. Tas attiecas, piemēram, uz impulsu barošanas avotiem vai raidītājiem telegrāfa režīmā. Šajā gadījumā var būt nepieciešama arī induktīvā izolācija (11. att.).

11. att

Tomēr kondensatori ir jāizvēlas tā, lai droseles un transformatoru tinumos nerastos rezonanse.

4.4. Stabilizācija

Ir vairākas ierīces, bloki un mezgli, kas var darboties tikai no stabilizētiem strāvas avotiem. Piemēram, ģeneratori, kuros no sprieguma ir atkarīgi kondensatoru uzlādes/izlādes ātrums OS ķēdēs un līdz ar to arī ģenerētā signāla frekvence un forma. Tāpēc barošanas blokos visbiežāk tiek stabilizēts izejas spriegums, savukārt lādētājos un UPS visbiežāk tiek stabilizēts strāva, un arī tad ne vienmēr. Ir daudzi veidi, kā stabilizēt spriegumu, bet praksē visizplatītākie ir parametriskie stabilizatori vienā vai otrā veidā. Apskatīsim viņu darbu.

4.4.1. Vienkāršākais stabilizators sastāv no zenera diodes un ierobežojošā rezistora (12. att.).

12. att

Šāda stabilizatora darbības princips ir balstīts uz sprieguma krituma maiņu ierobežojošā rezistorā atkarībā no strāvas. Turklāt visa shēma darbojas ar nosacījumu
Patiešām, ja strāva, kas plūst caur slodzi, pārsniedz stabilizācijas strāvu, Zener diode nespēs nodrošināt nepieciešamo kritumu saskaņā ar paralēlā savienojuma noteikumu

Kā redzams no formulas, mazākajai pretestībai ir vislielākā ietekme uz ķēdes kopējo pretestību. Fakts ir tāds, ka, palielinoties reversajam spriegumam, tā apgrieztā strāva palielinās, tāpēc tas uztur spriegumu noteiktās robežās (Oma likums ķēdes posmam).

4.4.2. Izstarotāja sekotājs

Ko tad darīt, ja patērētajai strāvai jāpārsniedz zenera diodes stabilizācijas strāva?

13. att

Mūsu vecais labais emitera sekotājs, dabiskās strāvas pastiprinātājs, nāk palīgā. Galu galā, kas ir 2% sprieguma kritums salīdzinājumā ar 1000% strāvas pieaugumu!? Īstenosim (13. att.)! Strāva palielinājās aptuveni h 21 reizi, salīdzinot ar Zener diodes stabilizatoru. Pie emitētāja būs aptuveni 0,98 U B

4.4.3. Stabilizācijas sprieguma palielināšana

Problēma ir atrisināta, bet ja jums ir nepieciešams stabilizēt spriegumu, teiksim, 60 V? Šajā gadījumā Zener diodes var savienot virknē. Tādējādi 60 V ir 6 Zener diodes no 10 V vai 5 no 12 V (14. att.).

14. att

Tāpat kā jebkurai secīgai ķēdei, šeit ir spēkā noteikums

kur: - kopējais ķēdes stabilizācijas spriegums
n – Zenera diožu skaits ķēdē
- katras Zener diodes stabilizācijas spriegums.

Turklāt Zener diožu stabilizācijas spriegums var atšķirties, bet stabilizācijas strāvai jābūt vienādai.

4.4.4. Slodzes strāvas palielināšanās

Tas atrisina problēmu ar augstu spriegumu. Ja nepieciešams palielināt kravnesību (maksimālo pieļaujamo slodzes strāvu), tiek izmantotas emitenta sekotāju kaskādes, veidojot salikts tranzistors(15. att.) .

15. att

Parametrisko stabilizatoru un emitētāja sekotāju aprēķina tāpat kā iepriekšējās shēmās. R2 ir iekļauts ķēdē potenciālu novadīšanai no VT2 bāzes, kad VT1 ir aizvērts, tomēr ir jāievēro nosacījums, kur Z VT 1 ir VT1 pretestība atvērtā stāvoklī.

4.4.5. Izejas sprieguma regulēšana

Dažos gadījumos var būt nepieciešams pielāgot vai regulēt stabilizatora izejas spriegumu (16. att.).

16. att

Šajā shēmā R2 tiek uzskatīts par slodzi, un strāvai caur Zener diodi jāpārsniedz strāva caur R2. Jāatceras, ka, ja spriegums tiek samazināts līdz “0”, tad pilns ieejas spriegums darbojas kolektora-bāzes krustojumā. Ja deklarētais tranzistora režīms nesasniedz šo spriegumu, tad tranzistors neizbēgami neizdosies. Jāatzīmē arī, ka lieli kondensatori pie stabilizatoru izejas ar emitenta sekotājiem ir ļoti bīstami. Fakts ir tāds, ka šajā gadījumā tranzistors ir ievietots starp diviem lieliem kondensatoriem. Ja izlādējat izejas kondensatoru, izlīdzināšanas kondensators izlādēsies caur tranzistoru un tranzistors neizdosies pārmērīgas strāvas dēļ. Ja izlādējat izlīdzināšanas kondensatoru, spriegums emitētājā kļūs augstāks nekā kolektorā, kas arī neizbēgami novedīs pie tranzistora sabojāšanās.

4.4.6. Strāvas stabilizācija lieto diezgan reti. Piemēram, akumulatoru lādētāji. Vienkāršākais un uzticamākais veids, kā stabilizēt strāvu, ir izmantot kaskādi ar kopēju pamatni un LED kā stabilizējošu elementu.

17. att

Šādas ķēdes darbības princips ir ļoti vienkāršs: samazinoties strāvai caur slodzi, sprieguma kritums kaskādē samazinās. Tādējādi palielinās spriegums pāri slodzei un līdz ar to (saskaņā ar Ohma likumu) strāva. Un gaismas diodes fiksētais strāvas režīms neļauj strāvai augt virs nepieciešamās robežas, t.i. pastiprinājums neļauj izvadīt šādu strāvu izejā, jo tranzistors darbojas piesātinājuma režīmā.

kur: R1 – rezistora R1 pretestība
U pr.sv – priekšējais spriegums uz gaismas diodes
U BE.us – spriegums starp emitētāju un bāzi piesātinājuma režīmā
I H – nepieciešamā slodzes strāva.

kur: R2 – rezistora R2 pretestība
E – stabilizatora ieejas spriegums
U pr.sv – gaismas diodes maksimālais priekšējais spriegums
I pr.max – gaismas diodes maksimālā tiešā strāva.

Impulsu barošanas avoti tiks apspriesti raksta otrajā daļā.

Komutācijas barošanas avots vai lineārs. Fons

Droši vien nav noslēpums, ka lielākā daļa speciālistu, radioamatieru un vienkārši tehniski izglītotu barošanas bloku pircēju ir piesardzīgi pret barošanas bloku pārslēgšanu, dodot priekšroku lineārajiem.

Iemesls ir vienkāršs un skaidrs. Komutācijas barošanas avotu reputācija tika nopietni iedragāta jau 80. gados, laikā, kad masveidā atteicās vietējie krāsu televizori un zemas kvalitātes importētās videoiekārtas, kas aprīkotas ar pirmajiem komutācijas barošanas avotiem.

Kas mums šodien ir? Tiek izmantoti gandrīz visi mūsdienu televizori, video tehnika, sadzīves tehnika un datori pulssblokiuzturs. Lineāro (analogo, parametrisko) avotu pielietojuma jomu kļūst arvien mazāk. Mājsaimniecības aprīkojumā šodien gandrīz nevar atrast lineāro barošanas avotu. Bet stereotips paliek. Un tas nav konservatīvisms, neskatoties uz straujo elektronikas progresu, stereotipu pārvarēšana notiek ļoti lēni.

Mēģināsim objektīvi paskatīties uz šodienas situāciju un mēģināt mainīt ekspertu viedokli. Apskatīsim “stereotipiskos” un raksturīgos komutācijas barošanas avotus Trūkumi: sarežģītība, neuzticamība, traucējumi.

Impulsu barošanas bloks. Stereotips "sarežģītība"

Jā, komutācijas barošanas avoti sarežģīti, precīzāk, grūtāki nekā analogie, bet daudz vienkāršāki nekā dators vai televizors. Jums nav jāsaprot to shēmas, tāpat kā nav jāsaprot krāsu televizora shēmas. Atstājiet to profesionāļiem. Profesionāļiem tur nav nekā sarežģīta.

Impulsu barošanas bloks. Stereotips "neuzticamība"

Komutācijas barošanas avota elementu bāze nestāv uz vietas. Mūsdienīgs aprīkojums, ko izmanto komutācijas barošanas blokos, ļauj mums šodien ar pārliecību teikt: neuzticamība ir mīts. Būtībā komutācijas barošanas avota, tāpat kā jebkura cita aprīkojuma, uzticamība ir atkarīga no izmantotā elementa bāzes kvalitātes. Jo dārgāks ir komutācijas barošanas avots, jo dārgāka ir elementu bāze tajā. Augsta integrācija ļauj ieviest lielu skaitu iebūvēto aizsardzības līdzekļu, kas dažkārt nav pieejami lineārajos avotos.

Impulsu barošanas bloks. "traucēšanas" stereotips

Kādas ir komutācijas barošanas avota priekšrocības?

Impulsu barošanas bloks. Augsta efektivitāte

Komutācijas barošanas avota augstā efektivitāte (līdz 98%) ir saistīta ar ķēdes konstrukcijas īpatnībām. Galvenie analogā avota zudumi ir tīkla transformators un analogais stabilizators (regulators). Komutācijas barošanas blokam nav ne viena, ne otra. Tīkla transformatora vietā tiek izmantots augstfrekvences transformators, un stabilizatora vietā tiek izmantots galvenais elements. Tā kā galvenie elementi lielāko daļu laika ir ieslēgti vai izslēgti, enerģijas zudumi komutācijas barošanas avotā ir minimāli. Analogā avota efektivitāte var būt aptuveni 50%, tas ir, puse no tā enerģijas (un jūsu naudas) tiek novirzīta apkārtējā gaisa sildīšanai, citiem vārdiem sakot, tā aizplūst kanalizācijā.

Impulsu barošanas bloks. Viegls svars

Komutācijas barošanas avotam ir mazāks svars, jo, palielinoties frekvencei, ir iespējams izmantot mazākus transformatorus ar vienādu pārraides jaudu. Komutācijas barošanas avota masa ir vairākas reizes mazāka nekā analogā.

Impulsu barošanas bloks. Zemākas izmaksas

Pieprasījums rada piedāvājumu. Pateicoties vienotas elementu bāzes masveida ražošanai un galveno lieljaudas tranzistoru izstrādei, šodien mums ir zemas cenas komutācijas barošanas avotu barošanas bāzei. Jo lielāka izejas jauda, ​​jo lētāks avots ir salīdzinājumā ar līdzīga lineāra avota izmaksām. Turklāt analogā avota galvenās sastāvdaļas (vara, transformatora dzelzs, alumīnija radiatori) pastāvīgi kļūst dārgākas.

Impulsu barošanas bloks. Uzticamība

Jūs dzirdējāt pareizi, uzticamība. Mūsdienās komutācijas barošanas avoti ir uzticamāki nekā lineārie, jo mūsdienu barošanas avotos ir iebūvētas aizsardzības shēmas no dažādām neparedzētām situācijām, piemēram, no īssavienojumiem, pārslodzēm, sprieguma pārspriegumiem un izejas ķēžu maiņas. Augsta efektivitāte rada mazākus siltuma zudumus, kas savukārt izraisa mazāku komutācijas barošanas avota elementa pamatnes pārkaršanu, kas arī ir uzticamības rādītājs.

Impulsu barošanas bloks. Tīkla sprieguma prasības

Jūs droši vien zināt no pirmavotiem, kas notiek vietējos elektrotīklos. 220 volti kontaktligzdā ir retāk nekā parasti. Un komutācijas barošanas avoti nodrošina plašu barošanas spriegumu diapazonu, kas nav sasniedzams lineārajiem. Tipisks apakšējais tīkla sprieguma slieksnis komutācijas barošanas avotam ir 90...110 V, jebkurš analogais avots pie šāda sprieguma labākajā gadījumā “pulsēs” vai vienkārši izslēgsies.

Tātad, impulss vai lineārs? Izvēle jebkurā gadījumā ir jūsu, mēs tikai vēlējāmies jums palīdzēt objektīvi aplūkot pārslēgšanas barošanas avotus un izdarīt pareizo izvēli. Vienkārši neaizmirstiet, ka kvalitatīvs avots ir profesionāli izgatavots avots, izmantojot augstas kvalitātes komponentus. Un kvalitāte vienmēr ir cena. Bezmaksas siers ir tikai peļu slazdā. Tomēr pēdējā frāze vienlīdz attiecas uz jebkuru avotu, gan impulsu, gan analogu.