Как работают импульсные блоки питания. Какие у них преимущества перед линейными блоками. Где применяются импульсные блоки питания. На что обратить внимание при выборе.
Что такое импульсный блок питания и как он работает
Импульсный блок питания — это устройство, преобразующее переменное напряжение сети в стабилизированное постоянное напряжение для питания электронных устройств. В отличие от линейных блоков питания, импульсные работают на высокой частоте (десятки-сотни кГц), что позволяет значительно уменьшить габариты и вес устройства.
Принцип работы импульсного блока питания заключается в следующем:
- Входное переменное напряжение выпрямляется и сглаживается.
- Полученное постоянное напряжение «нарезается» на короткие импульсы высокой частоты.
- Импульсы подаются на высокочастотный трансформатор, где происходит гальваническая развязка и понижение напряжения.
- Выходное напряжение выпрямляется и сглаживается.
- Система обратной связи контролирует выходное напряжение и регулирует ширину импульсов для поддержания стабильного выхода.
Преимущества импульсных блоков питания
Импульсные блоки питания имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с линейными:
- Высокий КПД — до 90-95% против 50-60% у линейных блоков
- Меньшие габариты и вес за счет работы на высокой частоте
- Широкий диапазон входных напряжений
- Возможность получения нескольких выходных напряжений
- Лучшая стабилизация выходного напряжения
- Более низкая стоимость при большой мощности
Области применения импульсных блоков питания
Благодаря своим преимуществам, импульсные блоки питания нашли широкое применение в различных областях:
- Компьютерная и офисная техника
- Бытовая электроника
- Промышленное оборудование
- Телекоммуникационные системы
- Светодиодное освещение
- Зарядные устройства
- Электроинструменты
Виды импульсных блоков питания
Существует несколько основных типов импульсных преобразователей:
- Обратноходовой (Flyback) — самый простой и дешевый, для мощностей до 150 Вт
- Прямоходовой (Forward) — для мощностей 150-500 Вт
- Двухтактный (Push-pull) — для мощностей 200-1000 Вт
- Полумостовой — для мощностей 300-1000 Вт
- Мостовой — для мощностей более 1000 Вт
На что обратить внимание при выборе импульсного блока питания
При выборе импульсного блока питания следует учитывать следующие параметры:
- Выходное напряжение и ток
- Входное напряжение (диапазон)
- Мощность
- КПД
- Стабильность выходного напряжения
- Уровень пульсаций
- Защита от перегрузки, короткого замыкания, перегрева
- Габариты и способ монтажа
Технические характеристики импульсных блоков питания
Рассмотрим основные технические характеристики импульсных блоков питания:
- Входное напряжение: обычно 85-264 В AC
- Выходное напряжение: типовые значения 3.3В, 5В, 12В, 24В, 48В
- Мощность: от единиц до тысяч Ватт
- КПД: 80-95%
- Частота преобразования: 20-200 кГц
- Нестабильность выходного напряжения: ±1-3%
- Уровень пульсаций: 50-200 мВ
Особенности подключения и монтажа импульсных блоков питания
При подключении и монтаже импульсных блоков питания следует соблюдать некоторые правила:
- Обеспечить хорошую вентиляцию для отвода тепла
- Использовать качественные соединители
- Правильно рассчитать сечение проводов
- Обеспечить надежное заземление
- Экранировать высокочастотные помехи
- Не превышать максимальную нагрузку
Требования по безопасности при работе с импульсными блоками питания
Для обеспечения безопасной работы с импульсными блоками питания необходимо соблюдать следующие требования:
- Использовать только сертифицированные устройства
- Не вскрывать корпус включенного устройства
- Не превышать максимальные значения входного напряжения
- Обеспечить защиту от короткого замыкания и перегрузки
- Соблюдать полярность при подключении
- Не допускать попадания влаги и посторонних предметов внутрь устройства
Сравнение импульсных и линейных блоков питания
Давайте сравним основные характеристики импульсных и линейных блоков питания:
| Характеристика | Импульсный блок питания | Линейный блок питания |
|---|---|---|
| КПД | 80-95% | 30-60% |
| Габариты и вес | Малые | Большие |
| Диапазон входных напряжений | Широкий | |
| Уровень пульсаций | Средний | Низкий |
| Электромагнитные помехи | Высокие | Низкие |
| Стоимость при большой мощности | Низкая | Высокая |
Проблемы и их решения при эксплуатации импульсных блоков питания
При эксплуатации импульсных блоков питания могут возникать различные проблемы. Рассмотрим наиболее распространенные из них и способы их решения:
Проблема: Повышенный шум при работе
Решение: Проверить качество пайки компонентов, заменить электролитические конденсаторы, улучшить охлаждение.
Проблема: Нестабильное выходное напряжение
Решение: Проверить цепь обратной связи, заменить оптопару или ШИМ-контроллер.
Проблема: Перегрев устройства
Решение: Улучшить вентиляцию, проверить работу системы охлаждения, уменьшить нагрузку.
Проблема: Электромагнитные помехи
Решение: Улучшить экранирование, использовать ферритовые кольца на входных и выходных проводах.
Тенденции развития импульсных блоков питания
Развитие технологий импульсных блоков питания идет в нескольких направлениях:
- Повышение КПД до 98% и выше
- Уменьшение габаритов и веса
- Снижение уровня электромагнитных помех
- Улучшение динамических характеристик
- Интеграция интеллектуальных функций управления и диагностики
- Использование новых магнитных материалов и силовых полупроводников
Эти тенденции позволяют создавать все более эффективные и компактные импульсные блоки питания для различных применений.
Блоки питания. Требования по безопасности, особенности подключения и монтажа
- Главная
- Блог
- Блоки питания. Требования по безопасности, особенности подключения и монтажа
Освещение в квартире
27.04.2022
Подбор блока питания и требования по безопасности
Итак, начнем с подбора блока питания. Ниже изображен алгоритм подбора блока питания.
Рисунок 1 — Алгоритм подбора БП.
Теперь по порядку:
- Какую серию блока питания использовать, зависит от условий установки.
Широкое или узкое пространство, нужна ли влагозащита, все это определяет тип корпуса, а значит и серию. Не стоит использовать в ванной или на улице незащищенные блоки. Образующийся на радиодеталях конденсат влаги быстро выведет блок из строя. - Напряжение должно строго соответствовать номинальному для нагрузки (например, ленты). Однако если мощность очень большая, или соединительный провод получается очень уж длинным, стоит рассмотреть подбор всей системы на 24 вольта, включая и блок питания, и ленту.
- Мощность блока питания должна быть больше, чем суммарная мощность всех подключенных к нему потребителей. Причем, чем больше запас – тем лучше. Например, для установки в хорошо вентилируемом нежарком и свободном пространстве, запас можно сделать 20%. А в случае установки в узкую закрытую нишу или в жарком месте без вентиляции, запас стоит увеличить до 40%.
- Рисунок 2 — График зависимости нагрузки от температуры.
- Мощные открытые блоки питания в своей конструкции имеют вентилятор охлаждения, который издает гул при работе блока. Это не критично при установке в магазине или выставочном павильоне, но очень важно в жилых помещениях. В таком случае, стоит предложить клиенту герметичный блок аналогичной мощности, либо разделить нагрузку на несколько менее мощных блоков без вентилятора.
- Рисунок 3 — Вентилятор охлаждения.
- Не стоит устанавливать блоки питания вблизи источников тепла, так как это может привести к их перегреву.
- Устанавливая несколько блоков питания, нужно помнить, что для их нормального охлаждения, между корпусами соседних блоков должно оставаться свободное пространство не менее 5см с каждой стороны.
- Рисунок 4 — Схема установки нескольких БП.
- Желательно монтировать блоки на металлическую поверхность. Таким образом можно улучшить охлаждение блока.
- Никогда не подключайте выходные провода или клеммы блока к сети 220В. Блок безвозвратно выйдет из строя. Если не уверены в правильности подключения, лучше проверьте все еще раз в соответствии с указаниями на корпусе блока.
- Рисунок 5 — Схема неправильного подключения БП.
- Выходы импульсных блоков питания нельзя соединять между собой, нужно разделить нагрузку на части, и каждую часть запитать от своего блока питания (при управлении через контроллер, каждая часть подключается к своему блоку через усилитель).
Широкое или узкое пространство, нужна ли влагозащита, все это определяет тип корпуса, а значит и серию. Не стоит использовать в ванной или на улице незащищенные блоки. Образующийся на радиодеталях конденсат влаги быстро выведет блок из строя.
ЧАВО по блокам питания
Ну и немного о вопросах, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации блоков питания:
- Нагрев корпуса блока до 70 градусов считается нормальным рабочим режимом, так как корпус рассеивает тепло от силовых элементов блока. Если же температура корпуса превышает 70 градусов, нужно снизить нагрузку, или заменить блок на более мощный.
- Если к блоку подключена светодиодная лента через ШИМ-диммер или контроллер, и в процессе работы на средних уровнях яркости, вы слышите писк, издаваемый блоком, это не неисправность. Все импульсные блоки питания издают писк или треск при диммировании через ШИМ-диммеры, громче или тише, но в любом случае, звук есть. Это особенность не столько блока питания, сколько принципа работы ШИМ-диммеров, которые с высокой частотой (200-750Гц) подключают и отключают нагрузку. Обмотки маленького импульсного трансформатора в момент включения и отключения нагрузки, вибрируют, издавая писк (Аналогично жужжащим на промышленной частоте трансформаторам электросетей). Есть способ сделать писк существенно тише. Установка дополнительных конденсаторов на выходе блока, может, и делает писк тише, но может стать причиной других проблем, таких как взрыв этого самого конденсатора, если он некачественный или неверно подобран, поэтому категорически не рекомендуется пытаться решить проблему подобными «костылями». На данный момент, гарантированных и безопасных способов убрать писк уже существующих блоков питания нет, лучше заранее выяснить у клиента цели приобретения блока. Если планируется использовать в жилом помещении, и с диммированием, то нужно сразу рекомендовать наиболее тихие блоки из нашего ассортимента, серий LV и XTW. Если блок клиент уже купил, и теперь жалуется на писк, то менять блок на LV или XTW. Разработки в данном направлении ведутся постоянно, и вскоре у нас может также появиться линейка негерметичных блоков, бесшумных при диммировании.
- Если после выключения питания, подключенная к блоку лента продолжает иногда кратковременно вспыхивать, это тоже не является неисправностью блока питания. Такое чаще всего происходит, если блок питания подключен через выключатель с подсветкой. Принцип действия такой подсветки прост, в выключенном положении, лампочка или светодиод подсветки проводит через себя небольшой ток в обход выключателя, то есть, этот ток течет через потребителя, который управляется выключателем. Подсветка в выключателях придумана еще в эпоху классических ламп накаливания, и никак не влияла на их работу, так как ток утечки слишком мал. Однако в импульсных преобразователях, таких как блоки питания или драйверы светодиодных светильников, присутствуют конденсаторы. Маленький ток утечки, создаваемый подсветкой в выключателе, постепенно заряжает конденсаторы до рабочего напряжения. Когда конденсаторы заряжены, контроллер блока питания включается и сливает накопленную энергию в ленту, вызывая вспышку. Затем, этот процесс повторяется снова и снова. Для того, чтобы предотвратить накопление энергии в конденсаторах, нужно между его входными клеммами (Lи N) подключить резистор сопротивлением 1МОм. Резистор проведет ток утечки через себя, минуя блок питания.
- Рисунок 6 — Подсветка выключателя.
На данный момент, гарантированных и безопасных способов убрать писк уже существующих блоков питания нет, лучше заранее выяснить у клиента цели приобретения блока. Если планируется использовать в жилом помещении, и с диммированием, то нужно сразу рекомендовать наиболее тихие блоки из нашего ассортимента, серий LV и XTW. Если блок клиент уже купил, и теперь жалуется на писк, то менять блок на LV или XTW. Разработки в данном направлении ведутся постоянно, и вскоре у нас может также появиться линейка негерметичных блоков, бесшумных при диммировании.
Подсветка в выключателях придумана еще в эпоху классических ламп накаливания, и никак не влияла на их работу, так как ток утечки слишком мал. Однако в импульсных преобразователях, таких как блоки питания или драйверы светодиодных светильников, присутствуют конденсаторы. Маленький ток утечки, создаваемый подсветкой в выключателе, постепенно заряжает конденсаторы до рабочего напряжения. Когда конденсаторы заряжены, контроллер блока питания включается и сливает накопленную энергию в ленту, вызывая вспышку. Затем, этот процесс повторяется снова и снова. Для того, чтобы предотвратить накопление энергии в конденсаторах, нужно между его входными клеммами (Lи N) подключить резистор сопротивлением 1МОм. Резистор проведет ток утечки через себя, минуя блок питания.Вопросы для самопроверки:
- Можно ли установить блок питания в тесной невентилируемой нише? Если да, то что нужно предусмотреть?
- Нужно запитать ленту мощностью 300Вт через диммер. Можно ли ее запитать от двух блоков по 200Вт? Если да, то как правильно это сделать?
- Блок пищит при диммировании. Что делать?
- Свет выключен, но лента иногда вспыхивает. Что делать?
- Блок нагревается аж до 65 градусов при работе. Что делать?
Можно ли ее запитать от двух блоков по 200Вт? Если да, то как правильно это сделать?
Еще почитать по теме
10.26.2022
Наша компания участвует в выставке Art Dom 2022
Новости
06.03.2022
Светодиодные модули. Устройство. Виды модулей. Монтаж и подключение
Освещение в квартире
06.03.2022
ТОП 6 идей по использованию светодиодной ленты SWG в интерьере
Освещение в квартире
06.03.2022
220В лента, особенности подключения и монтажа
Освещение в квартире
06.03.2022
Освещение для большого офиса в центре Москвы: подбор и особенности
Освещение в квартире
06.03.2022
НЕСКУЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА
Освещение в квартире
06.
03.2022
ОСВЕЩЕНИЕ ФИТНЕС ЦЕНТРА
Освещение в квартире
06.02.2022
Почему нет бина на RGB ленте?
Освещение в квартире
04.29.2022
Сколько светильников нужно в офис, размеры которого заставляют сотрудников ездить на самокатах?
Вопрос-ответ
04.29.2022
Традиционные источники света (лампы). Их питание и диммирование
Освещение в квартире
04.28.2022
Слои освещения на примере кухонной зоны
Освещение в квартире
04.27.2022
Устройство и виды блоков питания в нашем ассортименте
Освещение в квартире
-
Спасибо,
ваша заявка принята! -
Подписаться на рассылку
Ваш e-mail*
Согласен на обработку персональных данных
Спасибо,
за подписку!
Импульсные блоки питания для лазерных станков ЧПУ
Блоки питания всегда являлись важными элементами любых электронных приборов.
Задействованы данные устройства в станках, а также в переферии. Основной функцией которых принято считать снижение предельного напряжения, которое исходит от сети. Появились первые модели только после того, как была изобретена катушка переменного тока.
Дополнительно на развитие источников питания повлияло внедрение трансформаторов в схему устройства. Особенность импульсных моделей заключается в том, что в них применяются выпрямители. Таким образом, стабилизация напряжения в сети осуществляется несколько другим способом, чем в обычных блоках, где задействуется преобразователь.
Импульсные блоки питания имеют высокий КПД до 98%. Основные потери в аналоговом блоке это сетевой трансформатор и аналоговый стабилизатор (регулятор). В импульсном блоке питания нет ни того ни другого. Вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора — ключевой элемент. Поскольку основную часть времени ключевые элементы либо включены, либо выключены, потери энергии в импульсном блоке питания минимальны.
КПД аналогового источника может быть порядка 50 %.
Импульсный блок питания имеет меньший вес за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса импульсного блока питания в разы меньше аналогового.
Благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности цены на импульсные блоки питания низкие. Чем больше выходная мощность, тем дешевле стоит источник по сравнению со стоимостью аналогичного линейного источника.
На сегодняшний момент импульсные блоки питания надежнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания, перегрузки, скачков напряжения, переполюсовки выходных цепей. Высокий КПД обуславливает меньшие теплопотери, что в свою очередь дает меньший перегрев элементной базы импульсного блока питания, что так же является показателем надежности.
Показать больше
- 2
- 20
- 30
- 50
- Показать все
-
New!
Импульсный блок питания WEHO MS-75-24 Импульсный блок питания WEHO MS-75-24
900 ₽
Импульсный блок питания MS-75-24.
-
New!
Импульсный блок питания WEHO MS-100-24 Импульсный блок питания WEHO MS-100-24
1 050 ₽
Импульсный блок питания MS-100-24.
-
New!
Импульсный блок питания WEHO S-150-24 Импульсный блок питания WEHO S-150-24
1 100 ₽
Импульсный блок питания F21А-42T5-36-12.
Блок питания совместим с моделями плоттеров Foison серии «С». -
Импульсный блок питания WEHO D-120B Импульсный блок питания WEHO D-120B
1 990 ₽
Импульсный блок питания WEHO D-120B. 5 вольт. 24 вольта.
-
Блок питания GM35-240150 Блок питания GM35-240150
2 000 ₽
Импульсный блок питания GM35-240150.
Используется в станках с водяным чиллером S&A CW5000AG. -
New!
Импульсный блок питания WEHO S-350-48 Импульсный блок питания WEHO S-350-48
2 000 ₽
Импульсный блок питания S-350-48.
-
New!
Импульсный блок питания WEHO S-400-48 Импульсный блок питания WEHO S-400-48
2 000 ₽
Импульсный блок питания S-400-48.
-
Блок питания REDSAIL-PSU-002C Блок питания REDSAIL-PSU-002C
2 100 ₽
Импульсный блок питания REDSAIL-PSU-002C. Используется в фрезерных станках Redsail, Minimo, RS
-
New!
Импульсный блок питания WEHO LRS-350-36 Импульсный блок питания WEHO LRS-350-36
2 100 ₽
Импульсный блок питания LRS-350-36.
-
Блок питания GM48-240200-D Блок питания GM48-240200-D
2 800 ₽
Импульсный блок питания GM35-240150. Используется в станках водяном чиллере S&A CW5000AG.
-
Импульсный блок питания F21А-42T5-36-12 Импульсный блок питания F21А-42T5-36-12
3 000 ₽
Импульсный блок питания F21А-42T5-36-12.
-
New!
Импульсный блок питания WEHO S-500-48 Импульсный блок питания WEHO S-500-48
3 500 ₽
Импульсный блок питания S-500-48.
-
Импульсный блок питания GY400W-40-A Импульсный блок питания GY400W-40-A
5 490 ₽
Импульсный блок питания GY400W-40-A.
400 Вт. 40 Вольт. -
Импульсный блок питания S08-120S24 Импульсный блок питания S08-120S24
6 000 ₽
Импульсный блок питания F21А-42T5-36-12.
Блок питания совместим с моделями плоттеров Foison серии «С».
Используется в станках с водяным чиллером S&A CW5000AG.
400 Вт. 40 Вольт.Купить Трехфазные импульсные источники питания
888-886-8185
с 8:00 до 17:00 по тихоокеанскому времени
Категория продукта
Продукты 1-8 из 8
12 На странице24 На странице36 На странице48 На странице60 На странице
Список
Двух/трехфазный импульсный источник питания на DIN-рейку мощностью 120 Вт | ПСБ-12024
Розничная продажа: $125,13
Цена: $78,60
Импульсный источник питания Altech PSB-12024 для DIN-рейки используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование.
встречается в системах автоматизации и сетях.
- Flex power, цельнометаллический корпус
- Предназначен для работы со 100% нагрузкой
- Защита от: короткого замыкания/перегрузки/пиков входного напряжения
- Двух- и трехфазный ввод
№ по каталогу MFG PSB-12024
Импульсный блок питания мощностью 180 Вт для двух/трехфазной DIN-рейки | ПСБ-18024
Розничная продажа: $139,17
Цена: $87,42
Импульсный источник питания Altech PSB-18024 для DIN-рейки используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование. встречается в системах автоматизации и сетях.
- Flex power, цельнометаллический корпус
- Предназначен для работы со 100% нагрузкой
- Защита от: короткого замыкания/перегрузки/пиков входного напряжения
- Двух- и трехфазный ввод
№ по каталогу MFG PSB-18024
Двух/трехфазный импульсный источник питания на DIN-рейку мощностью 330 Вт | ПСБ-36024
Розничная продажа: $237,60
Цена: $149,25
Импульсный источник питания на DIN-рейку Altech PSB-36024 используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование, обычно используемое в системах автоматизации и сетях.
.
- Flex power, цельнометаллический корпус
- Предназначен для работы со 100% нагрузкой
- Защита от: Короткого замыкания/перегрузки/пиков входного напряжения
- Двух- и трехфазный ввод
№ по каталогу MFG PSB-36024
Импульсный блок питания мощностью 600 Вт для двух/трехфазной DIN-рейки | ПСБ-60024
Розничная продажа: $476,58
Цена: $299,37
Импульсный источник питания Altech PSB-60024 на DIN-рейку используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование. встречается в системах автоматизации и сетях.
- Flex power, цельнометаллический корпус
- Предназначен для работы со 100% нагрузкой
- Защита от: короткого замыкания/перегрузки/пиков входного напряжения
- Двух- и трехфазный ввод
№ по каталогу MFG PSB-60024
Трехфазный импульсный источник питания на DIN-рейку 24 В пост.
тока, 10 А/240 Вт | ПСЛ324024
Розничная продажа: $566,69
Цена: $152,26
Импульсный источник питания Lovato PSL324024 для DIN-рейки используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование, обычно используемое в системах автоматизации и сетях.
- Выходное напряжение: 24 В постоянного тока
- Ток/мощность: 10 А/240 Вт
- Три фазы
- cULus, EAC, RCM
Деталь MFG № PSL324024
Трехфазный импульсный источник питания на DIN-рейку 24 В пост. тока, 20 А/480 Вт | ПСЛ348024
Розничная продажа: $752,13
Цена: $229,16
Импульсный источник питания Lovato PSL348024 для DIN-рейки используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование, обычно используемое в системы и сети автоматизации.
- Выходное напряжение: 24 В постоянного тока
- Ток/мощность: 20 А/480 Вт
- Три фазы
- cULus, EAC, RCM
№ по каталогу MFG PSL348024
Трехфазный импульсный источник питания на DIN-рейку 24 В пост. тока, 5 А/120 Вт | ПСЛ312024
Розничная продажа: $409,21
Цена: $106,12
Импульсный источник питания Lovato PSL312024 для DIN-рейки используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование, обычно используемое в системы и сети автоматизации.
- Выходное напряжение: 24 В пост. тока
- Ток/мощность: 5 А/120 Вт
- Три фазы
- cULus, EAC, RCM
Деталь MFG № PSL312024
Трехфазный импульсный источник питания на DIN-рейку 48 В пост.
тока, 20 А/960 Вт | ПСЛ396048
Розничная продажа: $1091,48
Цена: $923,28
Импульсный источник питания Lovato PSL396048 на DIN-рейку используется для питания электромеханических и электронных устройств с управлением постоянным током, таких как контакторы, реле времени, датчики, ПЛК, двигатели постоянного тока, дисплеи, твердотельные реле и другое оборудование, обычно используемое в системы и сети автоматизации.
- Выходное напряжение: 48 В постоянного тока
- Ток/мощность: 20 А/960 Вт
- Три фазы
- cULus, EAC, RCM
Деталь MFG № PSL396048
Разборка и анализ каждого компонента импульсного источника питания
Импульсный источник питания (сокращенно SMPS), также известный как импульсный источник питания, импульсный преобразователь, представляет собой устройство высокочастотного преобразования энергии и тип источника питания.
Его функция заключается в преобразовании уровня напряжения в напряжение или ток, необходимые пользователю, посредством различных форм архитектуры.
Функция общего источника питания заключается в преобразовании входной переменного тока сети (110/220 В переменного тока) в несколько низковольтных постоянного тока , требуемых аппаратным обеспечением, через изолированную переключающую понижающую цепь: 3,3 В, 5 В, 12 В, -12 В, и снабдите компьютер отключением 5 В в режиме ожидания (5VSB) для перехода в режим ожидания. В результате блок питания оснащен как высоковольтными, так и мощными компонентами .
Процесс преобразования энергии AC вход → EMI схема фильтра → схема выпрямителя → схема коррекции коэффициента мощности (активная или пассивная коррекция коэффициента мощности) → схема переключения первичной стороны силового каскада (сторона высокого напряжения) преобразуется в импульсный ток → главный трансформатор → вторичная сторона силового каскада ( Сторона низкого напряжения) схема выпрямителя → схема регулировки напряжения (например, магнитная схема усилителя или DC-DC схема преобразования ) → схема фильтра (сглаженная выходная пульсация, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора) → схема управления питанием для контроля выхода .
Ниже приводится введение в общие компоненты из EMI цепей фильтра на входе AC .
AC Подвод питания извне проверяется здесь впервые. Во-первых, для второго порядка EMI будет установлен на входном конце AC , чтобы блокировать помехи от линии электропередач и предотвращать распространение шума переключения, создаваемого работой источника питания, по линии электропередач и создавать помехи другим электрическим оборудование. (EMI) (Электромагнитные помехи) (EMI) (Электромагнитные помехи) ( Назначение фильтра нижних частот фильтра (фильтра) состоит в том, чтобы обходить или направлять высокочастотный шум, включенный в переменный ток, на заземляющий провод, позволяя только форме волны примерно 60 Гц пройти.
В центре фотографии выше находится встроенный разъем питания фильтра EMI , а схема фильтра полностью заключена в железный ящик, что более эффективно предотвращает утечку шума.
Без металлического корпуса блок питания с глубоко встроенным фильтром EMI будет пропускать шум, поэтому в гнездо слева добавлены только конденсаторы Cx и Cy (которые будут представлены позже). EMI Схемы фильтров часто размещаются на главной печатной плате. Если EMI область схемы на основной печатной плате пуста, компоненты в этой области удалены. Поскольку внутренней площади блока питания с 12-сантиметровым вентилятором в настоящее время недостаточно для встроенного фильтра EMI , используется большинство решений, показанных слева и справа на фотографии.
X конденсатор (Cx, также известный как конденсатор перекрестного фильтра) провод (L) и нейтральный провод (N).
Внешний вид квадратный, как показано на фото, с буквами X или X2, написанными сверху.
Конденсатор Y (Cy, также известный как сетевой обходной конденсатор)
Для минимизации высоких нормальных и синфазных помех конденсатор Y подключается между плавающей землей (FG) и проводом под напряжением (L)/нейтралью.
провод (N).
Точка FG в блоке питания компьютера соединена с металлическим корпусом, проводом заземления (E) и выходной клеммой 0V/GND на фотографии, поэтому, когда провод заземления не подключен, он быть соединены двумя последовательно соединенными проводами. Когда тело человека касается конденсатора Cy, он делит разность потенциалов (Vin/2) половины входного источника питания, что может вызвать индуктивность.
Синфазный дроссель (перекрестная индуктивность)
проводом под напряжением (L) и нейтральным проводом (N) в цепи фильтра. Входные линии некоторых источников питания имеют конструкцию, обертывающую магнитный сердечник, и их можно рассматривать как базовую дроссельную катушку с синфазным возбуждением. Он имеет форму кольца и квадрата, как у трансформатора, и можно увидеть несколько открытых катушек.
Шум между линией L/N и линией заземления E известен как шум общего состояния, тогда как шум между линиями L и N известен как шум нормального состояния.
Основная цель фильтра EMI – устранить и заблокировать эти два типа шума. Схема защиты от переходных процессов и схема выпрямителя следуют схеме фильтра электромагнитных помех, а общие компоненты следующие.
Предохранитель
Когда ток, протекающий через предохранитель, превышает номинальный предел, предохранитель перегорает, защищая соединение с внутренней цепью. Предохранитель, используемый в блоке питания, обычно является быстродействующим, но предпочтительнее взрывозащищенный. Основное различие между этим предохранителем и стандартным предохранителем заключается в том, что внешняя трубка представляет собой бежевую керамическую трубку, заполненную огнеупорным материалом для предотвращения искр при перегорании.
Фиксированный тип в верхней части фотографии (два конца непосредственно покрыты разъемами для проводов и припаяны к печатной плате) и съемный тип в середине изображения установлены на печатной плате (закреплены с помощью металлические клипсы).
Термопредохранитель представляет собой квадрат , компонент внизу. Этот предохранитель прикреплен к высокомощному резистору цемента силового компонента или радиатору. Он в основном используется для предотвращения перегрева, чтобы предотвратить компонент 9.0201 повреждение или отказ, вызванный чрезмерным нагревом. Этот предохранитель можно также использовать в сочетании с токовым предохранителем, чтобы обеспечить двойную защиту как от тока, так и от температуры.
Резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
Электролитический конденсатор на высоковольтной стороне источника питания обесточен при включении источника питания. Чрезмерный скачок тока и падение напряжения в сети происходят во время зарядки, что может привести к превышению номинального тока мостового выпрямителя и других компонентов и их перегоранию. Когда NTC соединен последовательно с линиями L или N, его внутреннее сопротивление может ограничивать ток во время зарядки, а отрицательный температурный коэффициент означает, что его сопротивление уменьшается при повышении температуры, поэтому, когда ток проходит через тело , сопротивление уменьшается.
Чтобы уменьшить ненужное потребление энергии, Значение сопротивления будет постепенно уменьшаться по мере повышения температуры.
Большинство компонентов представляют собой черные и темно-зеленые сферические компоненты в форме лепешки. Однако, когда блок питания запускается в состоянии прогрева, его защитный эффект игнорируется, и даже если импеданс можно уменьшить с температурой, он все равно потребляет небольшое количество энергии. В результате в большинстве современных высокоэффективных источников питания используются более сложные схемы мгновенной защиты.
Золотой кислородный варистор (MOV)
В задней части предохранителя варистор подключается между проводом под напряжением и проводом заземления. Корпус имеет высокий импеданс, когда разность напряжений между двумя его концами меньше номинального значения напряжения; когда разность напряжений превышает номинальное значение напряжения, сопротивление тела быстро падает.
Предполагаемое короткое замыкание между LN и передним предохранителем, который сработает для защиты задней цепи из-за тока, создаваемого коротким замыканием. Когда основной корпус подвергается слишком большой мощности, он иногда самоуничтожается, чтобы предупредить пользователя о том, что в устройстве возникла проблема.
Обычно находится на входе источника питания AC . Предохранитель может перегореть вовремя, если на входе AC произойдет перенапряжение, что предотвратит повреждение внутренних компонентов. Его цвет и внешний вид очень похожи на конденсаторы Cy, но слова и модели на компонентах можно различать.
Мостовой выпрямитель
Во внутреннем мостовом выпрямителе поочередно соединены четыре диода. Его работа заключается в выполнении двухполупериодного выпрямления входного сигнала AC для цепи переключения на задней стороне.
Его внешний вид и размер будут меняться в зависимости от номинального напряжения и тока компонентов.
Некоторые источники питания устанавливают его на радиатор, чтобы способствовать рассеиванию тепла и обеспечить долговременную стабильность. Он входит в схему переключения на первичной стороне силового каскада после выпрямления. Компоненты в этом разделе определяют максимальную выходную мощность каждого канала источника питания, что является критически важным компонентом 9.0201 ,
Переключающий транзистор
Он включается и выключается в соответствии с управляющим сигналом, чтобы определить, протекает ли ток как бесконтактный быстрый электронный переключатель в цепи переключения, и он играет жизненно важную роль в активной цепь коррекции коэффициента мощности и цепь первичной обмотки силового каскада.
Обычный N MOSFET (полевой транзистор N-типа металл-оксид-полупроводник ) в блоке питания показан в верхней части фотографии, а NPN BJT показан в нижней части (NPN тип транзистора с двойным переходом).
Различные топологии силового каскада, такие как прямой тип с двумя кристаллами, полумостовой тип, полный мост, двухтактный тип и т. д., могут быть созданы в зависимости от состава схемы компонентов переключателя. Переключатели также используются в источниках питания, требующих высокой эффективности. Схема синхронного выпрямителя и DC-DC с понижающей схемой используются с кристаллом.
Трансформатор
Поскольку трансформатор используется для разделения высокого и низкого напряжения, а магнитная энергия используется для обмена энергией, он называется изолированным импульсным понижающим источником питания. Он может не только избежать опасности утечки при выходе из строя цепи высокого и низкого напряжения, но также может легко генерировать различные выходные напряжения. Объем трансформатора меньше, чем у стандартного трансформатора переменного тока из-за его высокой рабочей частоты.
Поскольку трансформатор является одним из путей передачи энергии, текущий источник питания большой мощности имеет конструкцию с несколькими трансформаторами, чтобы предотвратить насыщение одного трансформатора и, таким образом, ограничение выходной мощности.
Цепь вспомогательного питания и импульсный трансформатор для передачи сигнала показаны вверху кадра, а главный силовой трансформатор и кольцевой регулировочный трансформатор вторичной стороны показаны внизу.
Выходное напряжение на вторичной стороне намного ниже, чем на первичной стороне, когда трансформатор используется в качестве границы изоляции, но оно все еще нуждается в цепях выпрямления, регулировки, фильтрации и сглаживания, среди прочего, перед становится DC напряжение различного напряжения, необходимое для компьютерных деталей.
Диод
Внутри источника питания используются различные типы и спецификации в зависимости от требований схемы и выходного размера каждой части. Существуют диоды с барьером Шоттки (SBD), диоды с быстрым восстановлением (FRD) и диоды Зенера (ZD) в дополнение к обычным кремниевым диодам. и так далее.
На рисунке показаны наиболее распространенные диод пакет.
SBD используется на вторичной стороне силового каскада для выпрямления выходного трансформатора, а ZD используется в качестве источника опорного напряжения. FRD в основном используется для активной коррекции коэффициента мощности и первичной цепи силового каскада; SBD используется на вторичной стороне силового каскада для выпрямления выходного трансформатора, а ZD используется в качестве источника опорного напряжения.
Катушка индуктивности
В зависимости от конструкции магнитопровода, значения индуктивности и места установки в цепи катушки индуктивности могут использоваться в качестве элементов накопления энергии в обменных цепях, элементов регулировки напряжения в магнитном усилителе цепи и фильтрация на выходе после вторичного выпрямления. широко используется в
Катушка индуктивности на иллюстрации имеет кольцевую и цилиндрическую форму, а количество витков и толщина эмалированного провода варьируется в зависимости от значения индуктивности и токопроводящей способности.
Электролитические конденсаторы
Конденсаторы, как и катушки индуктивности, служат в качестве накопителей энергии и сглаживателей пульсаций. Конденсаторы электролитические высоковольтные применяются в первичной цепи источника питания для выдерживания выпрямленного высоковольтного ДК ; во вторичной цепи используется большое количество устойчивых к высоким температурам, долговечных и низкоимпедансных электролитических конденсаторов для уменьшения потерь, вызванных непрерывной зарядкой и разрядкой электролитических конденсаторов под выходом. емкость.
Высоковольтный электролитический конденсатор в нижней части фотографии используется для первичной обмотки, а верхняя часть более низкого напряжения используется для вторичной обмотки и периферийной схемы управления. Рабочая температура оказывает существенное влияние на срок службы электролитического конденсатора из-за соотношения химических веществ (электролитов) в конденсаторе.
В результате марка и серия применяемых электролитических конденсаторов используются в течение длительного периода, помимо сохранения хорошего тепловыделения блока питания. Определяет стабильность и надежность блока питания, а также срок его службы.
Резистор
Во избежание поражения электрическим током резисторы используются для ограничения тока, протекающего по цепи, и разрядки электрического заряда, хранящегося в конденсаторе, после отключения питания.
Мощный цементный резистор слева может выдерживать значительные скачки напряжения, в то время как обычный резистор справа имеет цветовой код, указывающий на его значение сопротивления и погрешность. Без схемы управления схема, состоящая из вышеперечисленных компонентов, не сможет выполнять свою работу, и каждый выход должен постоянно контролироваться и регулироваться. Для обеспечения безопасности компьютер , выход должен быть немедленно отключен в случае возникновения какой-либо неисправности.
Различное управление ИС
Схемы PFC, первичная сторона силового каскада PWM Схемы, PFC/PWM интегрированное управление, примеры и интегральные схемы управления питанием, встроенные компоненты для контроля и контроля мощности для вспомогательных силовых цепей, вспомогательных силовых цепей, все они классифицируются в соответствии с местами их установки и применениями в источниках питания и так далее.
Для схемы коррекции коэффициента мощности источник питания может поддерживать заданный коэффициент мощности и ограничивать развитие гармоник высокого порядка с помощью регулирования схемы активной коррекции коэффициента мощности. Цепь первичной стороны силового каскада PWM : в качестве переключающего кварцевого привода первичной стороны силового каскада с генерацией сигнала PWM (широтно-импульсная модуляция) и управлением рабочим циклом состояния выходной мощности (рабочий цикл).
ИС управления PWM , такие как серии UC3842/3843, широко распространены. Интегрированное управление PFC/PWM: Объединив два контроллера в одну ИС, можно упростить схему, уменьшить количество компонентов, уменьшить объем и снизить частоту отказов. Например, серия CM680X представляет собой интегрированную ИС управления PFC/PWM.
Встроенные компоненты вспомогательной силовой цепи: Вспомогательная силовая цепь должна продолжать работать после отключения питания, поэтому она должна быть независимой системой. Поскольку выходная мощность не должна быть слишком высокой, в качестве ядра используются промышленные маломощные интегрированные компоненты, такие как серия PI TOPSwitch.
Управление питанием и мониторинг UVP (защита от низкого напряжения), OVP (защита от перенапряжения), OCP (защита от перегрузки по току), SCP (защита от короткого замыкания) и OTP (защита от перегрева) каждого выхода контролируются и защищаются по ИК. Он замкнет и заблокирует цепь управления после установки значения, остановит выход источника питания и возобновит его после устранения неисправности.
