Как работают импульсные блоки питания. Какие преимущества они имеют перед линейными источниками. Какие недостатки есть у импульсных БП. Как выбрать оптимальный источник питания для конкретных задач.
Принцип работы импульсного блока питания
Импульсный блок питания (ИБП) — это современное устройство для преобразования электроэнергии. В отличие от классических линейных источников, ИБП работает на повышенных частотах, что позволяет значительно уменьшить габариты и вес устройства.
Как же работает импульсный блок питания? Принцип его работы можно описать следующим образом:
- Входное напряжение выпрямляется и сглаживается.
- Выпрямленное напряжение преобразуется в высокочастотные импульсы (десятки-сотни кГц).
- Импульсы подаются на трансформатор, где напряжение понижается до нужного уровня.
- Пониженное напряжение снова выпрямляется и фильтруется.
- Выходное напряжение стабилизируется с помощью обратной связи.
Таким образом, за счет работы на высокой частоте удается использовать компактный трансформатор и получить высокий КПД преобразования.
Преимущества импульсных блоков питания
Импульсные источники питания обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с линейными:
- Высокий КПД (до 90-95%)
- Малые габариты и вес
- Широкий диапазон входных напряжений
- Возможность получения больших мощностей
- Низкая стоимость при массовом производстве
Именно благодаря этим преимуществам импульсные БП практически вытеснили линейные источники во многих областях применения.
Недостатки импульсных источников питания
Несмотря на множество достоинств, у импульсных блоков питания есть и некоторые недостатки:
- Высокочастотные помехи, требующие экранирования
- Сложность схемотехники
- Трудность ремонта
- Возможные пульсации выходного напряжения
Поэтому в некоторых случаях, например, в аудиотехнике высокого класса, по-прежнему используются линейные источники питания.
Области применения импульсных БП
Благодаря своим преимуществам, импульсные блоки питания широко применяются в следующих областях:
- Компьютерная и офисная техника
- Бытовая электроника
- Промышленная автоматика
- Телекоммуникационное оборудование
- Системы электропитания транспорта
Особенно эффективны ИБП там, где требуется высокая мощность при минимальных габаритах устройства.
Ключевые компоненты импульсного блока питания
Основными функциональными узлами импульсного источника питания являются:
- Входной выпрямитель и фильтр
- Высокочастотный преобразователь на силовых транзисторах
- Импульсный трансформатор
- Выходной выпрямитель и фильтр
- Схема обратной связи и стабилизации
- Контроллер ШИМ для управления силовыми ключами
От качества этих компонентов во многом зависят характеристики и надежность всего устройства.
Сравнение импульсных и линейных источников питания
Чтобы лучше понять особенности импульсных БП, сравним их с классическими линейными источниками:
| Параметр | Импульсный БП | Линейный БП |
|---|---|---|
| КПД | 80-95% | 50-60% |
| Габариты | Малые | Большие |
| Вес | Малый | Большой |
| Уровень пульсаций | Средний | Низкий |
| Помехи | Высокочастотные | Низкочастотные |
| Сложность схемы | Высокая | Низкая |
Как видно, импульсные БП превосходят линейные по многим параметрам, но уступают им в простоте и уровне пульсаций.
Выбор оптимального источника питания
При выборе между импульсным и линейным блоком питания следует учитывать следующие факторы:
- Требуемая мощность и КПД
- Допустимые габариты и вес
- Уровень пульсаций и помех
- Диапазон входных напряжений
- Стоимость устройства
Для большинства современных применений оптимальным выбором будет импульсный БП. Однако в некоторых случаях, например, для питания чувствительной аналоговой аппаратуры, по-прежнему предпочтительнее использовать линейные источники.
Перспективы развития импульсных источников питания
Технологии импульсных блоков питания продолжают совершенствоваться. Основные направления развития включают:
- Повышение рабочих частот для дальнейшей миниатюризации
- Улучшение КПД за счет применения новых полупроводниковых приборов
- Интеграция дополнительных функций управления и защиты
- Разработка «умных» БП с цифровым управлением
Эти усовершенствования позволят еще больше расширить сферу применения импульсных источников питания в будущем.
Блоки питания импульсные. Важно знать
В этой статье мы попробуем представить достоинства импульсных блоков питания, так сказать, вообще, в принципе. Это значит, что по определённому набору характеристик, как это будет показано дальше, этот тип вторичного питания имеет ряд несомненных преимуществ. Например, в отношении трансформаторного типа блока питания, отчего он и пользуется заслуженной популярностью. Однако! Это не значит, что импульсный блок питания (ИБП) панацея на все случаи жизни и может во всём заменить альтернативные приборы.
Вначале, о блоках питания вообще. Эти устройства предназначены для преобразования энергии первичных (других) источников питания, чтобы обеспечивать работу различных приборов. Они преобразуют напряжение, ток и другие параметры, которые потребляет данное устройство. Так, они могут стабилизировать, регулировать, управлять и т.д. Сами блоки питания бывают интегрированными и не интегрированными.
Ну, а теперь, собственно, об импульсных блоках питания.
Вкратце, как работает ИБП?
Импульсный блок питания — это инверторная система, т.е. когда постоянный ток преобразуется в переменный. При этом происходит изменение величины частоты или напряжения, либо, и того и другого вместе. Есть ИБП, работающие с гальванической развязкой (бесконтактное управление). Есть варианты где применяются малогабаритные трансформаторы. И это имеет своё объяснение, так как, чем выше частота, тем выше эффективность работы трансформатора, при этом требования к размеру сердечника уменьшаются, а мощность достигается сопоставимая. Стабилизция ИБГ осуществляется за счёт отрицательной обратной связи.
Преимуществ ИБП наберётся немало, поэтому мы их будем нумеровать для чёткости восприятия.
Достоинства импульсных блоков питания.
1. Меньший вес. Также достигается использованием (мы уже упоминали выше) малогабаритных трансформаторов, при той же передаваемой мощности. Использованием конденсаторов меньшей ёмкости, что тоже уменьшает габариты выходного фильтра напряжения.
Повышенная частота преобразования этому как раз способствует. Потом, конструктивно его можно выполнить по более простой однополупериодной схеме и при этом не переживать, что увеличатся пульсации выходного напряжения.
2. Более высокий КПД (до 98%). Ответ прост — малые потери. Обусловлено это наличием в схемотехнике высокочастотного элемента вместо сетевого трансформатора, и ключевого элемента вместо стабилизатора. А так как основную часть времени ключевые элементы находятся в стабильном состоянии, т.е. либо включены, либо выключены, то потери, происходящие в основном при переходных процессах, сведены к минимуму.
3. Меньшая цена. И это при сопоставимой передаваемой мощности и надёжности альтернативных устройств. Дешевле стоит силовая часть устройства, за счёт унификации элементной базы, разработке ключевых транзисторов высокой мощности и ещё из-за того, что в трансформаторные БП входят дорогостоящие металлы и в больших объёмах.
4.
Широкий диапазон питающего напряжения и частоты. Просто не сопоставимый с линейным трансформатором в той же ценовой категории! На деле это даёт большую универсальность в применении в разных местах, где есть большие отличия по напряжению и частоте в стандартных розетках.
5. Надёжность. Её обеспечивают встроенные цепи защиты от различных «вредных» ситуаций. Это и перегрузки, и короткое замыкание, и различные скачки напряжения. Также если произошла переполюсовка выходных цепей. Потом, импульсные БП меньше греются, что уменьшает вероятность перегревания прибора.
Сказали «за», нельзя не сказать и «против». А то как – то идеально получается.
Где ИБП не так сильны?
В частности, они «плохо переносят» понижение мощности нагрузки. Могут просто не запуститься. Или, параметры выходных напряжений могут выходить за допустимые нормы. Далее, и это хорошо известный факт, импульсные блоки питания являются источником высокочастотных помех.
Хотя, считается, что в хорошо проработанных схемах, этот недостаток существенно нивелируется. ( Но, думается, что в приборах, где принципиально важно отсутствие помех, будет использована альтернатива). И, наконец, если в работе прибора от сети не предусмотрена гальваническая развязка, то это затрудняет последующий его ремонт.
Теперь, если вы решили купить импульсный блок питания, вы знаете, с чем будете иметь дело.
Линейные и импульсные источники питания – гайд по выбору 2022 от Суперайс
Лабораторный блок питания – это вторичный источник электроэнергии, дополненный блоками регулировки выходного напряжения и тока, контроля работы и индикации режимов, а также схемами защиты.
Лабораторный блок питания (ЛБП) – очень востребованное профессионалами оборудование. Он активно используется инженерами, занимающимися разработкой и ремонтом различных электронных устройств. В настоящее время есть много типов и моделей лабораторных источников питания (ИП).
Чтобы выбрать оптимальный источник питания для определенных целей, рекомендуется вначале разобраться в особенностях различных типов ЛБП, а уже после принимать решение об их покупке.
Материал обновлён 24.11.2022
Время чтения: 10 минут
В этой статье рассмотрим:
- Классификация лабораторных источников питания
- Линейные
- Импульсные
- Преимущества и недостатки источников
- Преимущества импульсных источников
- Недостатки импульсных блоков
- Преимущества линейных БП
- Недостатки линейных источников
- Мощные ЛБП
- Как выбрать ЛБП
Классификация лабораторных источников
Лабораторные ИП могут классифицироваться по различным параметрам.
Линейный блок питания
Традиционным считается линейный блок питания (БП). В основе его конструкции лежит понижающий трансформатор. После трансформатора в схему включен диодный мост (выпрямитель), который преобразует переменное напряжение в постоянное. Далее располагается основная схема, отвечающая за регулировку выходного напряжения, а также его стабилизацию. Как правило, за функцию стабилизации отвечает высокоемкостный конденсатор.
Большинство блоков имеют более сложную принципиальную схему, включающую блоки регулировки и стабилизации напряжения, а также тока, блоки защиты и индикации.
Среди мастеров, осуществляющих ремонт и проектирование электроники и радиотехнических устройств, самые популярные ЛБП – модели с выходными характеристиками: напряжения в диапазоне от 0 до 30 В и тока в диапазоне до 5 А.
В качестве примера, можно привести источник постоянного тока YIHUA-305D. Этот БП представляет собой высокоточный агрегат, при помощи которого можно тонко настраивать параметры выходного тока и напряжения в установленном диапазоне. Цифровой индикатор у устройства работает в двойном режиме, одновременно отображая текущие показатели напряжения и выходного тока. Помимо этого, ЛБП имеет режим защиты от короткого замыкания (SCP), перегрузки по току (OCP), а также функцию самовосстановления после срабатывания защиты.
Импульсный блок питания
В настоящее время большинство используемых лабораторных блоков питания – это преимущественно установки импульсного типа.
Что значит импульсный блок питания?
Принцип работы достаточно прост: вначале происходит предварительное выпрямление входного напряжения, после этого оно преобразуется в импульсы с увеличенной частотой и требуемой скважностью. Далее импульсы передаются в трансформатор, где напряжение понижается до требуемой величины. После трансформатора вновь расположен диодный выпрямитель, после которого выполняется стабилизация напряжения в импульсном блоке питания (ИБП).
Для генерации импульсов могут применяться как однотактные, так и двухтактные схемы.
Оба типа схем строятся на базе биполярных или полевых транзисторов. В современных схемах наибольшую популярность получили IGBT и MOSFET транзисторы. Схема простого ИБП
Двухтактные схемы чаще всего строятся на базе широтно-импульсного контроллера (ШИМ-контроллера). Эти небольшие микросхемы содержат схему, позволяющую генерировать сигналы требуемой ширины и скважности для управления силовыми ключами.
В ИБП используются небольшие трансформаторы. Их более чем достаточно, поскольку увеличение частоты напряжения повышает эффективность работы трансформатора, а, следовательно, конструкцию можно значительно уменьшить. Часто сердечник трансформатора ИБП изготавливается из ферромагнитных материалов, что дополнительно облегчает общую конструкцию.
Что же обеспечивает стабилизацию напряжения в импульсном блоке питания? Эту функцию берёт на себя отрицательная обратная связь, которая поддерживает выходное напряжение на одном уровне. При этом величина нагрузки и колебания входного напряжения не оказывают никакого влияния на выходные параметры.
Вполне возможно сделать импульсный ЛБП своими руками. При этом основными компонентами будут: линейный регулятор, ШИМ-контроллер, а также импульсный трансформатор.
MAISHENG MS305D– один из популярных ЛБП на рынке. Этот ИБП – эталон компактности и удобства. Он пользуется высоким спросом как среди любителей, так и среди профессионалов.
Данный источник импульсного типа подходит для питания самых разных электронных схем и устройств, обеспечивая им стабильную работу. Конструкцией устройства предусмотрена возможность настраивать параметры переменного тока в диапазоне от 0 до 5 А, а также напряжения от 0 до 30 В. В блоке присутствует защита от короткого замыкания, перегрева и перегрузки по току. Модель оснащена системой плавной регулировки, которая позволяет точно подобрать напряжение и ток на выходе. Также устройство оснащено удобным цифровым дисплеем, на котором в реальном времени отображаются параметры напряжения и переменного тока.
Преимущества и недостатки
Что же выбрать? Линейный или импульсный блок питания?
Импульсные БП используются практически повсеместно.
Они активно вытесняют с рынка менее удобные трансформаторные модели. Тем не менее только в работе можно оценить сильные и слабые стороны импульсных и трансформаторных источников.
Каждый из рассматриваемых типов блоков имеет свои преимущества, а также недостатки.
Так, к примеру, КПД импульсного блока питания наиболее высокий, а мощность, по сравнению с трансформаторными моделями, значительно больше. В свою очередь, линейные источники питания отличаются простотой конструкции, надежностью работы и не требуют дорогого ремонта. Отметим преимущества и недостатки, консолидируя характеристики ЛБП.
Преимущества импульсных источников
К достоинствам импульсных агрегатов нужно отнести:
- высокий коэффициент стабилизации;
- высокий коэффициент полезного действия;
- более широкий диапазон входных напряжений;
- более высокую мощность, по сравнению с линейными устройствами;
- отсутствие чувствительности к качеству электропитания и частоте входного напряжения;
- небольшие габариты дающие хорошую транспортабельность;
- доступная цена.
Недостатки импульсных блоков
К явным недостаткам импульсных ИП можно отнести:
- импульсная система питания дает высокочастотные помехи;
- сложность схем, что негативно сказывается на надежности;
- ремонт далеко не всегда удается произвести своими руками.
Преимущества линейных БП
Трансформаторные ЛБП также имеют ряд плюсов, среди которых:
- простота и надежность конструкции;
- высокая ремонтопригодность, а также невысокая стоимость запчастей;
- отсутствие радиопомех;
Недостатки линейных источников
Если определять недостатки линейных вторичных источников питания, то среди них можно выделить:
- большой вес и габариты, что часто делает транспортировку очень неудобной;
- обратная зависимость между КПД и стабильностью выходного напряжения;
- высокая металлоемкость конструкции.
Мощные импульсные ЛБП
ИП импульсного типа можно конструировать с большой выходной мощностью, в десятки сотен ватт, и при этом они будут очень лёгкими и компактными. Яркими представителями этих устройств, в качестве примера, можно привести ЛБП компании MAISHENG.
| Модель | Мощность |
|---|---|
|
MAISHENG MP3060D (30В, 60А) |
1800 Вт |
|
MAISHENG MP6030D (60В, 30А) |
1800 Вт |
|
MAISHENG MP5050D (50В, 50А) |
2500 Вт |
|
MAISHENG MP5060D (50В, 60А) |
3000 Вт |
|
MAISHENG MP40010D (400 В, 10 А) |
4000 Вт |
|
MAISHENG MP15030D (150 В, 30 А) |
4500 Вт |
|
MAISHENG MP30150D (30 В, 150 А) |
4500 Вт |
|
MAISHENG MP6080D (60 В, 80 А) |
4800 Вт |
|
MAISHENG MP50100D (50 В, 100 А) |
5000 Вт |
Лабораторный блок питания: импульсный или линейный?
Современные источники питания представлены огромным ассортиментом.
Значительным спросом пользуются как импульсные, так и трансформаторные БП. И то, какие цели вы преследуете, приобретая лабораторный БП, влияет на тип выбираемого вами оборудования.
Если вам необходимо всегда иметь под рукой надежное устройство с отсутствием радиопомех, которое редко ломается, а также легко поддается ремонту, тогда обратите внимание на трансформаторные модели. Если же для вас важна мощность и высокий коэффициент полезного действия, в таком случае стоит подробнее изучить модельный ряд импульсных устройств.
Если же у вас остались вопросы по выбору ЛБП, то мы рекомендуем ознакомиться с дополнительными статьями о выборе источников питания:
- Лабораторные источники питания: особенности выбора;
- Выбираем программируемый источник питания постоянного тока.
Также наши консультанты помогут вам с подбором подходящего устройства.
№ 1 Производитель поставки DIN Rail Power Power
№ 1
Производитель DIN Rail Power Supplies
> Узнайте больше
227
DIN Rail Power и дополнительные единицы.
> ПодробнееIP67
Выпущена полевая система электропитания
> Узнать больше
10
Веские причины для выбора PULS
> Узнайте больше
95,6%
Еще один мировой рекорд в области эффективности с CP20.241
> Узнайте больше
1005
Разработки в команде R & D
9>
>
. больше
> ПодробнееНовости компании
Познакомьтесь с нами
Новости о продуктах
Предыдущий Следующий
Быстрые ссылки
Контактное лицо отдела продаж
Покупайте нашу продукцию
Отмеченная наградами компания
Узнать больше
Приложения
См.
примеры
Разработка приложений
Получить техническую поддержку
Новости
Показать всеВ нашей последней статье в блоге вы узнаете, что именно подразумевается под MTBF, почему это важный показатель качества блоков питания и как он…
Читать далее
С полевыми источниками питания (FIEPOS) компания PULS снова получила награду «Инновации в области автоматизации — категория распределения электроэнергии» на 21-й выставке CAIMRS…
Читать далее
Обеспечение максимально возможной эксплуатационной готовности машин и систем является основной задачей каждого оператора предприятия. Наша текущая статья в блоге показывает, что…
Читать далее
Высокий пусковой ток переменного тока является проблемой для надежной, эффективной и упрощенной конструкции системы. Поэтому его нужно держать как можно ниже. В этом.
..
Читать далее
Технические паспорта производителей часто содержат только очень общую информацию об эффективности и потерях мощности источников питания. Поэтому имеет смысл…
Читать далее
Повышение энергоэффективности необходимо для борьбы с климатическим кризисом. В статье нашего блога мы покажем вам, как эффективные источники питания могут помочь…
Читать далее
ПредыдущийСледующий
Цитаты и ссылки
«Когда вы покупаете продукт PULS, вы покупаете его не только сегодня, но и инвестируете в свое будущее».
Майкл Бэкон, генеральный менеджер Control Logic, Австралия
Цитаты и ссылки
» Это инженерное искусство высочайшего уровня.
Магнус Дэвидсон, руководитель маркетинговой группы, OEM Automatic AB, Швеция
Цитаты и ссылки
«Я доверяю PULS, потому что они уже десятилетиями конкурентоспособны. ”
Хосе Абад, директор отдела продаж компании Electrónica Olfer, S.L., Испания
Цитаты и ссылки
“ ИЗМЕРЕНИЕ, очень фантастическая серия ”
Маурицио Гуарнашелли, отдел внутренних продаж и технической поддержки Piero Bersanini S.p.A, Италия
Цитаты и ссылки
«Я доверяю PULS, потому что это стабильная и надежная компания».
Эверт Гис, генеральный директор Elipse NV, Бельгия
Предыдущий Следующий
Штаб-квартира PULS в Мюнхене
Новый офис благодаря дизайн-мышлению
читать историю
MakerSpace
Блоки питания для мейкеров
читать историю
Formula Student
Блоки питания для гоночных автомобилей
читать историю
Интервью с Бернхардом Эрдлом
Связь? Конечно, но это должно быть просто!
читать историю
Предыдущий Следующий
Больше историй
Места производства
См.
наши заводы по производству источников питания
Читать далее
Наверх
Источники питания на DIN-рейкедля промышленного применения
Наши новые многоканальные электронные автоматические выключатели помогут вам оптимизировать доступность ваших систем постоянного тока 24 В и расширять их вместе с вашим приложением.
Познакомьтесь с нашим новым семейством полевых источников питания IP54, IP65 и IP67 для децентрализованных приложений.
Найдите свой блок питания прямо сейчас.
Воспользуйтесь нашим улучшенным поиском по параметрам и найдите идеальное решение для электропитания еще быстрее.
Категории товаров
Новые продукты
Однофазный блок питания IP54-67
| Сравните | Артикул № | Выход постоянного тока | Диапазон | Мощность | Введите | Размеры ШхВхГ (мм) | Особенность | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Новый | ФПС300. | 24В | 12,5А | 24-28 В постоянного тока | 300 Вт | 100-240 В переменного тока | 110-300 В постоянного тока | 181 | 183 | 59 | IO-ссылка | Сырье: M12-S | Выход: 2x M12-L | |
Новый | ФПС300. | 24В | 12,5А | 24-28 В постоянного тока | 300 Вт | 100-240 В переменного тока | 110-300 В постоянного тока | 181 | 183 | 59 | IO-ссылка | Вход: 7/8 дюйма, 3 контакта | Выход: 7/8 дюйма, 4 контакта | |
245-034-105
245-047-1033-фазный блок питания IP54-67
| Сравните | Артикул № | Выход постоянного тока | Диапазон | Мощность | Введите | Размеры ШхВхГ (мм) | Особенность | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Новый | ФПТ500. | 24В | 20.8А | 24-28 В постоянного тока | 500 Вт | 380-480 В переменного тока | 181 | 183 | 59 | Сырье: M12-S | Выход: 2x M12-L | |
Новый | ФПТ500. | 24В | 20.8А | 24-28 В постоянного тока | 500 Вт | 380-480 В переменного тока | 181 | 183 | 59 | IO-Link; Сырье: M12-S | Выход: 2x 7/8” 5pin | |
Новый | ФПТ500. | 24В | 20,8А | 24-28 В постоянного тока | 500 Вт | 380-480 В переменного тока | 181 | 183 | 59 | IO-ссылка | Вход: 7/8”d | Выход: 1x М12-А; 2x 7/8” — 5 контактов | |
245-034-106
245-062-117
247-064-102Электрическая соединительная шина
| Сравните | Артикул № | Описание продукта | Размеры ШхВхГ (мм) | Особенность | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Новый | ШИНА-BAR1-L102 | Электрическая соединительная рейка | 102 | 11 | 3 | комплект из 2 шин питания для 2 модулей | Д = 102 мм | |
Новый | ШИНА-BAR1-L155 | Электрическая соединительная рейка | 155 | 11 | 3 | комплект из 2 шин питания для 3 модулей | Д = 155 мм | |
Новый | ШИНА-BAR1-L500 | Электрическая соединительная рейка | 500 | 11 | 3 | цельный кусок | Д = 500 мм | |
Актуальные темы
DIMENSION
Преобразователи постоянного тока в постоянный
Наши эффективные и надежные преобразователи постоянного тока в постоянный ток поддерживают регулируемое напряжение постоянного тока 12 В, 24 В или 48 В.
