Стабилизированный блок питания на SG3525 на все случаи жизни
Приветствую, Самоделкины!Из этой инструкции вы узнаете, как своими руками собрать импульсный блок питания, который можно использовать практически для любых задач.
Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»). Примерно полгода назад Роман уже собирал блок питания на SG3525.
Но тогда автор только начинал изучать импульсную технику и само собой были допущены некоторые ошибки. Но не ошибается только тот, кто ничего не делает. Поэтому данный проект было решено начать с разбора полетов. Итак, первое и самое важное: в любом стабилизированном двухтактном блоке питания должен быть дроссель. Причем этот дроссель должен быть установлен сразу за диодами Шоттки. Без данного компонента схема работает в релейном режиме.
Следующее, чему стоит уделить внимание — это разводка печатной платы. В первом варианте дорожки тонкие и длинные.
В данном же проекте автор сделал все возможное, чтобы уменьшить длину дорожек и по возможности сделать их шире.
Теперь пару слов о характеристиках нового блока питания. Максимальная мощность, которую можно получить при активном охлаждении, составляет порядка 400-500Вт. Данный импульсный источник питания имеет стабилизацию выходного напряжения, а это значит, что пользователь может получить на выходе любое необходимое ему значение.
Само собой, у блока имеется защита от короткого замыкания. И еще одна особенность данного блока питания, это то, что его можно сделать не стабилизированным. Это необходимо если вы используете блок для усилителя, где ШИМ стабилизация вносит свои шумы в звук.
Итак, со всеми особенностями разобрались, предлагаю более детально изучить схему устройства.
За основу автор взял схему Старичка на tl494, где он в качестве усилителя ошибки применил tl431 и завел обратную связь прямо на третью ногу.
Роман сделал то же самое только на SG3525. Выбор пал именно на данную микросхему так как в ее арсенале больше функций, плюс довольно мощный выход, который не нуждается в усилении.
По защите. Тут не все идеально. По-хорошему нужно было ставить трансформатор тока, однако автор хотел максимально упростить блок питания и пришлось от него отказаться.
Транзисторы могут выдержать кратковременную перегрузку по току, а у нас контроль тока идет на каждом такте, так что на следующем уже перегрузки по току не будет, да и короткие замыкания все же случаются довольно редко.
Для большинства из вас данная схема может показаться довольно сложной. Поэтому давайте рассмотрим ее начиная с минимальной обвязки, а затем постепенно перейдем к следующим.
Итак, для старта микросхемы на нее необходимо, во-первых, подать напряжение питания выше 8В, а во-вторых нужны частотозадающие элементы (это конденсатор и 2 резистора).
Расчет частоты производим с помощью программы Старичка.
Наша схема готова к запуску. Подаем напряжение на макетку. Щуп осциллографа располагаем на 14-й вывод.
На осциллографе четко видны прямоугольные импульсы, а это значит, что все отлично — наша микросхема работает.
Если начать вращать потенциометр, то можно заметить, что ширина заполнения меняется.
Для наглядности давайте подключим мультиметр.
Итак, при уменьшении напряжения импульсы становятся короче, а при увеличении напряжения шире. Именно таким образом мы должны организовать стабилизацию.
Ну до стабилизации напряжения мы еще дойдем, а сейчас займемся софтстартом. Для этого подключаем на 8-ой выход через диод конденсатор, заново включаем схему и наблюдаем следующую картину — импульсы плавно увеличиваются.
Диод в данном случае необходим из-за недоработки определенных производителей, так как в некоторых вариациях микросхемы конденсатор софтстарта мешает работе защиты. Поэтому при помощи диода мы отрезаем его от схемы. Разряд конденсатора происходит через резистор на землю.
Теперь пару слов про элементы, которые нуждаются в расчете. Во-первых, это частотозадающая часть.
Далее — шунт цепи нижнего транзистора. Расчет необходимо производить таким образом, чтобы при номинальной нагрузке на нем падало 0,5В.
Для расчета пользуемся законом Ома.
Значение тока получим при расчете трансформатора, оно будет вот тут:
Также необходимо произвести расчет обратной связи. В данном случае она многофункциональная. Если выходное напряжение превышает 35В, то необходимо установить стабилитрон.
А если напряжение менее 35В, то ставим перемычку.
В данном случае автор использовал стабилитрон на 15В.
В этой же цепи необходимо рассчитать резистор ограничивающий ток оптопары до 10мА, формула перед вами:
Также необходимо рассчитать делитель напряжения для tl431. При номинальном напряжении в точки деления должно быть ровно 2,5В.
Принцип работы стабилизации следующий. В начальный момент времени, когда на делителе напряжения меньше 2,5В, tl431 заперта, следовательно, светодиод оптрона не горит и выходной транзистор закрыт, выходное напряжение растет.
Как только на делителе становится 2,5В, внутренний стабилитрон пробивается и через оптопару начинает течь ток и засвечивает диод, а тот в свою очередь приоткрывает транзистор.
Далее напряжение на 9-ой ноге начинает уменьшаться. А раз уменьшается напряжение, то уменьшается ШИМ заполнение. Вот таким вот образом и работает стабилизация. Также к стабилизации можно отнести вот этот нагрузочный резистор:
Данный компонент создает некую нагрузку для стабильной работы блока питания в режиме холостого хода.
Более подробно все необходимые расчеты, а также этапы сборки импульсного источника питания представлены в оригинальном видеоролике автора:
Разводке печатной плате было уделено особое внимание. Автор затратил на это достаточно много времени, но в результате получилось все более-менее правильно.
Под всеми греющиеся деталями предусмотрены специальные отверстия для охлаждения. Место под радиатор такое, что сюда отлично подходит радиатор от компьютерного блока питания.
Сама плата односторонняя, но выводя гербер файл, было решено добавить верхний слой, чисто для красоты.
Приступаем к запаиванию компонентов платы, это не займет много времени.
А вот далее нам предстоит самое трудное — намотка силового трансформатора. Но сперва его необходимо рассчитать. Все расчеты производим в программе все того же Старичка. Вводим все необходимые данные, а также указываем, что хотим получить на выходе, а именно напряжение и мощность, в этом нет ничего сложного.
Приступаем непосредственно к намотке. Первичку делим на 2 части.
Все обмотки мотаем в одну сторону, начало и конец изображены на печатной плате, сложности в намотке возникнуть не должно.
Далее приступаем к расчету и намотке следующего трансформатора. Расчет выполняется в той же самой программе, только изменяем некоторые параметры, в частности тип преобразователя, в нашем случае будет мост, так как к трансформатору приложено полное напряжение.
При намотке этого трансформатора стараемся уместить обмотки в один слой.
Далее мотаем выходной дроссель. Его необходимо также рассчитать и намотать на кольце из порошкового железа.
В намотке дросселя нет ничего сложного, тут главное распределить обмотку равномерно по всему кольцу.
И осталось изготовить входной дроссель.
На этом сборка полностью завершена, можно приступать к тестам.
Стабилизация выходного напряжения отрабатывает как положено. Защита от КЗ тоже в полном порядке, блок продолжает работать в штатном режиме.
На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Стабилизированный импульсный блок питания на SG3525
Приветствую, Самоделкины!Перед вами очередная ступень эволюции, а именно, стабилизированный блок питания на микросхеме SG3525.
До этого момента Роман, автор YouTube канала «Open Frime TV», делал только самые простые блоки питания на микросхеме IR2153. Теперь же настало время более серьезного проекта. Сразу поговорим о достоинствах данной схемы. Первое, самое важное, это стабилизация выходного напряжения. Так же тут есть софт старт, защита от короткого замыкания и самозапит.
Для начала давайте рассмотрим схему устройства.
Новички сразу же обратят внимание на 2 трансформатора. В схеме один из них силовой, а второй для гальванической развязки.
Не стоит думать, что из-за этого схема усложнится. Наоборот все становится проще, безопаснее и дешевле. К примеру, если ставить на выходе микросхемы драйвер, то для нее нужна обвязка — это раз. А во-вторых, ее цена около 2-ух долларов.
Смотрим дальше. В данной схеме реализован микростарт и самозапит.
Это очень продуктивное решение, оно позволяет избавиться от потребности в дежурном блоке питания. И действительно, делать блок питания для блока питания не очень хорошая идея, а такое решение просто идеально.
Работает всё таким образом. От постоянки заряжается конденсатор и когда его напряжение превысит заданный уровень, открывается данный блок и разряжает конденсатор на схему.
Его энергии вполне достаточно для запуска микросхемы, а как только она запустилась, напряжение со вторичной обмотки начало питать саму микросхему. Также к микростарту необходимо добавить вот этот резистор по выходу, он служит нагрузкой.
Без этого резистора блок не запустится. Данный резистор для каждого напряжения свой и его необходимо рассчитать из таких соображений, что при номинальном выходном напряжении на нем рассеивался 1Вт мощности.
Также на схеме есть софт старт. Реализован он с помощью вот этого конденсатора.
И защита по току, которая в случае короткого замыкания начнет сокращать ширину ШИМ.
Частота данного блока питания изменяется с помощью вот этого резистора и кондёра.
Теперь поговорим про самое важное — это стабилизация выходного напряжения. За нее отвечают вот эти элементы:
Как видим автор поставил 2 стабилитрона. С помощью них можно получить любое напряжение на выходе.
Для того чтобы стабилизация работала корректно нужен запас по напряжению в трансформаторе, иначе при уменьшении входного напряжения микросхема попросту не сможет выдать нужного напряжения. Поэтому при расчете трансформатора следует нажать на вот эту кнопку и программа автоматом добавит вам напряжения на вторичной обмотке для запаса.
Теперь можно перейти к рассмотрению печатной платы. Как видим, тут все довольно таки компактно.
Также видим место под трансформатор, он тороидальный. Без особых проблем его можно заменить на Ш-образный.
Оптрон и стабилитроны расположены возле микросхемы, а не на выходе.
Ну некуда их было поставить на выход. Если не нравится — сделайте свою разводку печатной платы. Автор уверяет, что все и так прекрасно работает.
Вы можете спросить, почему бы не увеличить плату и не сделать все нормально? Ответ автора следующий: сделано это с тем расчетом, чтобы дешевле было заказать плату на производстве, так как платы размером больше 100 на 100мм стоят гораздо дороже.
Ну а теперь настало время собрать нашу схему. Тут все стандартно. Запаиваем без особых проблем. Наматываем трансформатор и устанавливаем.
Автор признается, что вначале думал, что данный проект будет провальным. Такие мысли пришли после того как он сделал макет, и появлялись постоянные косяки. Вот так выглядел опытный образец, прям ёжик какой-то.
Но все обошлось благодаря Юрию, автору YouTube канала «RED Shade», который помог решить несколько важных моментов данного проекта.
Стоит также обратить внимание на отдельные важные моменты. К таким моментам относится входной дроссель. Его можно мотать на сердечнике проницаемостью 2000 НМ, размеры 20 на 13 и на 7 мм.
Желательно развести обмотки на 2 части. Для изоляции используются обыкновенные пластмассовые стяжки. Мотаем проводом 0,8 мм. Количество витков каждой обмотки 10-13.
А теперь самая страшная часть схемы – ТГР.
На самом деле он мотается не тяжелее чем дроссель. Берём кольцо с проницаемостью 2000 НМ, размеры такие же, как и у дросселя, можно меньше, это не критично, и мотаем в 3 жилы проводом МГТФ 20 витков.
Нет такого провода — не беда, можно и обыкновенным эмалированным с диаметром 0,4 -0,6 мм.
И все, ТГР готов.
Единственное где нужно быть внимательным, это при установке его на плату. Соблюдайте фазировку! Выходные обмотки включены встречно — это важно.
Следует также показать, что происходит на затворах транзисторов. Это для тех, у кого есть осциллограф.
Как видим довольно четкий сигнал. Он немного завален, но на работу это не влияет. Ну вот и вся информация про блок. Первое включение желательно производить от низковольтного питания, отключив эту схему и подав 12В одновременно и на силу, и на управление.
Проверяем напряжение на выходе. Если оно присутствует, то уже можно включать в сеть.
Для начала проверим выходное напряжение. Как видим блок автор рассчитывал на напряжение 24В, но получилось чуть меньше из-за разброса стабилитронов.
Но такая погрешность не критична. Давайте же проверим самое главное – стабилизацию. Для этого возьмем лампу на 24В, мощностью 100Вт и подключим ее в нагрузку.
Как видим, напряжение не просело и блок выдержал без проблем. Можно нагрузить еще сильнее.
Как видим результат тот же, напряжение стабильно. Также проверим защиту от короткого замыкания.
Для этого выкручиваем резистор в верхнее положение и коротим выводы.
Фух, ничего не взорвалось и блок себя спас. Ну а теперь, подстраивая номинал резистора, можно выбрать любой ток ограничения короткого замыкания под ваши нужды. В конце хотелось бы обсудить пару важных моментов. Во-первых, мощность данного блока автор не советует увеличивать выше 500Вт, а во-вторых, в описании под оригинальным видеороликом автора (ссылка ИСТОЧНИК) вы найдете ссылку на видео про данную микросхему, которым автор пользовался при создании данного проекта.
На этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Революция в схемах компьютерных блоков питания полувековой давности / Хабр
Полвека назад улучшенные транзисторы и импульсные стабилизаторы напряжения произвели революцию в схемах компьютерных блоков питания. Получила преимущества, к примеру, компания Apple – хотя не она запустила эту революцию, несмотря на заявления Стива Джобса.
Без Intel внутри: на рентгене видны компоненты импульсного блока питания, использованного в оригинальном микрокомпьютере Apple II, вышедшем в 1977 году
Компьютерным блокам питания не уделяется должного внимания.
Как энтузиаст технологий, вы наверняка знаете, какой у вашего компьютера микропроцессор и сколько у него физической памяти, однако есть вероятность, что вам ничего не известно о его блоке питания. Не тушуйтесь – даже производители разрабатывают БП в последнюю очередь.
А жаль, поскольку на создание БП для персональных компьютеров ушло довольно много сил, и это было серьёзное улучшение по сравнению с теми схемами, что питали другую потребительскую электронику вплоть до конца 1970-х. Этот прорыв стал возможен благодаря огромным скачкам в полупроводниковой технологии, сделанным полвека назад, в частности, улучшениям в импульсных стабилизаторах напряжения и инновациям в интегральных схемах. Но при этом данная революция прошла мимо внимания общественности, и даже неизвестна многим людям, знакомым с историей микрокомпьютеров.
В мире БП не обошлось без выдающихся чемпионов, включая и личность, упоминание которой может вас удивить: Стива Джобса. Согласно его авторизованному биографу, Уолтеру Айзексону, Джобс очень серьёзно относился к БП передового персонального компьютера Apple II и его разработчику, Роду Холту. Джобс, как утверждает Айзексон, заявлял следующее:
Вместо обычного линейного БП, Холт создал такой, который использовался в осциллографах. Он включал и выключал энергию не 60 раз в секунду, а тысячи раз; это позволяло ему сохранять энергию на гораздо меньших промежутках времени, в результате чего он испускал гораздо меньше тепла. «Этот импульсный БП был таким же революционным, как логическая плата Apple II, — сказал позже Джобс. – Рода не часто хвалят за это в книжках по истории, а должны были бы. Сегодня все компьютеры используют ИБП, и все они скопированы со схемы Рода Холта».
Это серьёзное заявление показалось мне не слишком достоверным, и я провёл своё расследование. Я обнаружил, что, хотя ИБП и были революционными, эта революция произошла в конце 1960-х и середине 1970-х, когда ИБП приняли эстафету у простых, но неэффективных линейных БП. Apple II, появившийся в 1977, получил преимущества этой революции, но не вызывал её.
Исправление джобсовской версии событий – не какая-то мелочь из инженерной области. Сегодня ИБП представляют собой повсеместный оплот всего, мы используем их ежедневно для зарядка наших смартфонов, планшетов, ноутбуков, камер и даже некоторых автомобилей. Они питают часы, радио, домашние аудиоусилители, и другую мелкую бытовую технику. Спровоцировавшие эту революцию инженеры заслуживают признания своих заслуг. Да и вообще, это весьма интересная история.
БП в настольных компьютерах, таких, как Apple II, преобразует переменный линейный ток в постоянный ток, и выдаёт очень стабильное напряжение для питания системы. БП можно сконструировать множеством разных способов, но чаще всего встречаются линейные и импульсные схемы.
Со всеми бородавками
В прошлом небольшие электронные устройства обычно использовали громоздкие БП-трансформаторы, получившие уничижительное прозвище «стенные бородавки». В начале XXI века технологические улучшения позволили начать практическое применение компактных импульсных источников питания малой энергии для питания небольших устройств. С падением стоимости импульсных AC/DC адаптеров они быстро заменили собой громоздкие БП у большинства домашних устройств.
Apple превратила зарядник в хитроумное устройство, представила прилизанную зарядку для iPod в 2001 году, внутри которой был компактный обратноходовой преобразователь под управлением интегральных схем (слева на картинке). Вскоре получили широкое распространение USB-зарядки, а ультракомпактный зарядник в виде дюймового куба от Apple, появившись в 2008, стал культовым (справа).
Самые модные зарядники высокого уровня подобного типа сегодня используют полупроводники на основе нитрида галлия, способные переключаться быстрее кремниевых транзисторов, и потому более эффективные. Развивая технологии в другом направлении, сегодня производители предлагают USB-зарядки уже по цене меньше доллара, хотя и экономя при этом на качестве питания и системах безопасности.
* * *
Типичный линейный БП использует громоздкий трансформатор для преобразования высоковольтного AC в розетке в низковольтный AC, который затем превращается в низковольтный DC при помощи диодов, обычно четырёх штук, подключенных в классическую схему диодного моста. Для сглаживания выходного напряжения диодного моста применяются крупные электролитические конденсаторы. Компьютерные БП используют схему под названием линейный стабилизатор, уменьшающую напряжение DC до нужного уровня и удерживающую его на этом уровне даже при изменениях в нагрузке.
Линейные БП тривиальны в проектировании и создании. Они используют дешёвые низковольтные полупроводниковые компоненты. Однако у них есть два больших минуса. Один – необходимость в использовании крупных конденсаторов и громоздких трансформаторов, которые никак нельзя запихнуть в нечто столь маленькоё, лёгкое и удобное, как зарядники, которые мы все используем для наших смартфонов и планшетов. Другой – схема линейного стабилизатора, основанная на транзисторах, превращает излишнее напряжение DC – всё, что выше необходимого уровня – в паразитное тепло. Поэтому такие БП обычно теряют более половины потребляемой энергии. И им часто требуются крупные металлические радиаторы или вентиляторы, чтобы избавляться от этого тепла.
ИБП работает на другом принципе: линейный вход AV превращается в высоковольтный DC, который включается и выключается десятки тысяч раз в секунду. Высокие частоты позволяют использовать гораздо более мелкие и лёгкие трансформаторы и конденсаторы. Особая схема точно управляет переключениями для контроля выходного напряжения. Поскольку таким БП не нужны линейные стабилизаторы, они теряют очень мало энергии: обычно их эффективность достигает 80-90%, и в итоге они гораздо меньше греются.
Однако ИБП обычно гораздо более сложные, чем линейные, и их сложнее проектировать. Кроме того, они выдвигают больше требований к компонентам, и нуждаются в высоковольтных транзисторах, способных эффективно включаться и выключаться с высокой частотой.
Должен упомянуть, что некоторые компьютеры использовали БП, не являвшиеся ни линейными, ни импульсными. Одной грубой, но эффективной техникой было запитать мотор от розетки и использовать его для раскрутки генератора, выдававшего необходимое напряжение. Мотор-генераторы использовались несколько десятилетий, по меньшей мере, с момента появления машин от IBM с перфокартами в 1930-х и до 1970-х, питая, среди прочего, суперкомпьютеры Cray.
Ещё один вариант, популярный с 1950-х и вплоть до 1980-х, использовал феррорезонансные трансформаторы – особый тип трансформаторов, дающих на выходе постоянное напряжение. Также в 1950-х для регулирования напряжения ламповых компьютеров использовался дроссель насыщения, контролируемая катушка индуктивности. В некоторых современных БП для ПК он вновь появился под именем «магнитного усилителя», давая дополнительное регулирование. Но в итоге все эти старые подходы уступили место ИБП.
Принципы, лежащие в основе ИБП, известны инженерам-электрикам с 1930-х, однако эта технология редко использовалась в эру электронных ламп. В то время в некоторых БП использовались специальные ртутные лампы, тиратроны, и их можно считать примитивными, низкочастотными импульсными стабилизаторами. Среди них — REC-30, питавшая телетайп в 1940-х, а также блок питания компьютера IBM 704 от 1954 года. Но с появлением в 1950-х силовых транзисторов ИБП начали быстро улучшаться. Pioneer Magnetics начала производить ИБП в 1958. General Electric выпустила ранний проект транзисторного ИБП в 1959.
В 1960-е НАСА и аэрокосмическая индустрия стала основной движущей силой в развитии ИБП, поскольку для аэрокосмических нужд преимущества малого размера и высокой эффективности имели приоритет перед большой стоимостью. К примеру, в 1962-м спутник Telstar (первый спутник, начавший передачу телевидения) и ракета «Минитмен» использовали ИБП. Годы шли, цены пали, и ИБП начали встраивать в потребительскую технику. К примеру, в 1966 Tektronix использовала ИБП в портативном осциллографе, что позволяло ему работать как от розетки, так и от батареек.
Тенденция ускорялась по мере того, как производители начали продавать ИБП другим компаниям. В 1967 RO Associates представила первый ИБП на 20 КГц, который назвала первым коммерчески успешным примером ИБП. Nippon Electronic Memory Industry Co. начала разработку стандартизованных ИБП в Японии в 1970. К 1972 году большинство производителей БП продавали ИБП или готовились к их выпуску.
Примерно в это время индустрия компьютеров начала использовать ИБП. Среди ранних примеров – микрокомпьютер PDP-11/20 от Digital Equipment 1969 года, и микрокомпьютер 2100A от Hewlett-Packard 1971 года. В публикации 1971 года заявлялось, что среди компаний, использующих ИБП, отметились все главные игроки рынка: IBM, Honeywell, Univac, DEC, Burroughs и RCA. В 1974 в списке микрокомпьютеров, использующих ИБП, отметились Nova 2/4 от Data General, 960B от Texas Instruments и системы от Interdata. В 1975 ИБП использовались в терминале HP2640A, похожем на пишущую машинку Selectric Composer от IBM, и в портативном компьютере IBM 5100. К 1976 году Data General использовала ИБП в половине своих систем, а HP – в мелких системах типа 9825A Desktop Computer и 9815A Calculator. ИБП начали появляться и в домашних устройствах, например, в некоторых цветных телевизорах к 1973 году.
ИБП часто освещались в электронных журналах той эпохи, как в виде рекламы, так и в статьях. Ещё в 1964 году Electronic Design рекомендовал использовать ИБП из-за более высокой эффективности. На обложке от октября 1971 года журнала Electronics World красовался ИБП на 500 Вт, а название статьи гласило: «Блок питания с импульсным стабилизатором». Computer Design в 1972 детально описывал ИБП и постепенный захват ими компьютерного рынка, хотя упомянул и о скептицизме некоторых компаний. На обложке Electronic Design 1976 года было написано «Переключаться внезапно стало легче», и описывалась новая интегральная схема управления ИБП. В журнале Electronics была длинная статья на эту тему; в Powertec были двухстраничные рекламные материалы о преимуществах ИБП со слоганом «The big switch is to switchers» [большие изменения для переключателей]; Byte объявлял о выпуске ИБП для микрокомпьютеров компанией Boschert.
Роберт Бошерт, уволившийся с работы и начавший собирать БП у себя на кухне в 1970-м, был ключевым разработчиком этой технологии. Он концентрировался на упрощении схем, чтобы сделать импульсные БП конкурентными по цене с линейными, и к 1974 году уже выпускал недорогие БП для принтеров в промышленных количествах, а потом в 1976 выпустил и недорогие ИБП на 80 Вт. К 1977 Boschert Inc. выросла до компании из 650 человек. Она делала БП для спутников и истребителя Grumman F-14, а позже – компьютерные БП для HP и Sun.
Появление недорогих высоковольтных высокочастотных транзисторов в конце 1960-х и начале 1970-х, выпускаемых такими компаниями, как Solid State Products Inc. (SSPI), Siemens Edison Swan (SES) и Motorola, помогло вывести ИБП в мейнстрим. Более высокие частоты переключения повышали эффективность, поскольку тепло в таких транзисторах рассеивалось в основном в момент переключения между состояниями, и чем быстрее устройство могло совершать этот переход, тем меньше энергии оно тратило.
Частоты транзисторов в то время увеличивались скачкообразно. Транзисторная технология развивалась так быстро, что редакторы Electronics World в 1971 могли заявлять, что БП на 500 Вт, представленный на обложке журнала, невозможно было произвести всего на 18 месяцев ранее.
Ещё один заметный прорыв случился в 1976, когда Роберт Маммано, сооснователь Silicon General Semiconductors, представил первую интегральную схему для контроля ИБП, разработанную для электронного телетайпа. Его контроллер SG1524 кардинально упростил разработку БП и уменьшил их стоимость, что вызвало всплеск продаж.
К 1974 году, плюс-минус пару лет, каждому человеку, хотя бы примерно представлявшему себе состояние индустрии электроники, было ясно, что происходит реальная революция в конструкциях БП.
Лидеры и последователи: Стив Джобс демонстрирует персональный компьютер Apple II в 1981 году. Впервые представленный в 1977, Apple II выиграл от промышленного сдвига от громоздких линейных БП к небольшим и эффективным импульсным. Но Apple II не запустил этот переход, как позже утверждал Джобс.
Персональный компьютер Apple II представили в 1977. Одной из его особенностью был компактный ИБП без вентилятора, дававший 38 Вт мощности и напряжение в 5, 12, –5, и –12 В. Он использовал простую схему Холта, ИБП с топологией обратноходового офлайнового преобразователя. Джобс заявил, что сегодня каждый компьютер копирует революционную схему Холта. Но была ли эта схема революционной в 1977? И скопировал ли её каждый производитель компьютеров?
Нет и нет. Похожие обратноходовые преобразователи в то время уже продавали Boschert и другие компании. Холт получил патенты на парочку особенностей своего БП, но их так и не стали широко использовать. А создание управляющей схемы из дискретных компонентов, как сделали для Apple II, оказалось технологическим тупиком. Будущее ИБП принадлежало специализированным интегральным схемам.
Если и был микрокомпьютер, оказавший долгосрочное влияние на проектирование БП, это был IBM Personal Computer, запущенный в 1981. К тому времени, всего через четыре года после выхода Apple II, технология БП серьёзно изменилась. И хотя оба этих ПК использовали ИБП с топологией обратноходового офлайнового преобразователя и несколькими выходами, это и всё, что между ними было общего. Контуры питания, управления, обратной связи и стабилизации были разными. И хотя БП для IBM PC использовал контроллер на интегральной схеме, в нём было почти в два раза больше компонентов, чем в БП от Apple II. Дополнительные компоненты давали дополнительную стабилизацию выходного напряжения и сигнал «качественное питание», когда все четыре напряжения были верными.
В 1984 году IBM выпустила значительно обновлённую версию ПК, под названием IBM Personal Computer AT. Его БП использовал множество новых схем, полностью отказавшись от обратноходовой топологии. Он быстро стал стандартом де факто и оставался таковым до 1995 года, когда Intel представила форм-фактор ATX, который, как и другие вещи, определившие БП ATX, по сей день остаётся стандартом.
Но, несмотря на появление стандарта ATX, компьютерные системы питания стали сложнее в 1995 году, когда появился Pentium Pro – микропроцессор, требовавший меньшего напряжения и больших токов, чем БП ATX мог дать напрямую. Для такого питания Intel представил модуль регулирования напряжения (VRM) – импульсный преобразователь DC-DC, устанавливаемый рядом с процессором. Он уменьшал 5 В от БП до 3 В, используемых процессором. В графических картах многих компьютеров тоже есть VRM, питающий установленные в них высокоскоростные графические чипы.
Сегодня быстрому процессору от VRM может требоваться целых 130 Вт – что гораздо больше, чем полватта мощности, которые использовал процессор Apple II, 6502. Современный процессор в одиночку может использовать в три раза больше мощности, чем целый компьютер Apple II.
Растущее потребление энергии компьютерами стало причиной беспокойства, связанной с окружающей средой, в результате чего появились инициативы и законы, требующие более эффективных БП. В США правительственный сертификат Energy Star и промышленный 80 Plus требуют от производителей выдавать более «зелёные» БП. Им удаётся это сделать при помощи различных технологий: более эффективного энергопотребления в режиме ожидания, более эффективных стартовых схем, резонансных схем, уменьшающих потери питания в импульсных транзисторах, схемы типа active clamp, заменяющие импульсные диоды более эффективными транзисторами. Улучшения в технологиях силовых транзисторов MOSFET и высоковольтных кремниевых выпрямителей, произошедшие в последние десять лет, также послужили увеличению эффективности.
Технология ИБП продолжает развиваться и другими путями. Сегодня, вместо аналоговых схем, многие поставщики используют цифровые чипы и программные алгоритмы, контролирующие выход. Разработка контроллера БП стала как вопросом проектирования железа, так и вопросом программирования. Цифровое управление питанием позволяет поставщикам общаться с остальной системой с большей эффективностью и вести логи. И хотя эти цифровые технологии по большей части используются в серверах, они начинают влиять на разработку настольных ПК.
Сложно увязать всю эту историю с мнением Джобса о том, что Холт должен быть известен шире, или что «Рода не часто хвалят за это в книжках по истории, а должны были бы». Даже самые лучшие разработчики БП не становятся известными за пределами крохотного сообщества. В 2009 году редакторы Electronic Design пригласили Бошерта в свой «Инженерный зал славы». Роберт Маммано получил награду «достижения всей жизни» в 2005 году от редакторов Power Electronics Technology. Руди Севернс получил другую такую награду в 2008 году за инновации в ИБП. Но никто из этих светил в области проектирования БП даже не отмечен в Википедии.
Часто повторяемое мнение Джобса о том, что Холта незаслуженно не заметили, привело к тому, что работу Холта описывают в десятках популярных статей и книжек про Apple, от «Реванша нердов» Пола Киотти, появившейся в журнале California в 1982, до биографии Джобса, бестселлера за авторством Айзексона, вышедшего в 2011. Так что весьма иронично, что, хотя его работа над Apple II вовсе не была революционной, Род Холт, вероятно, стал самым известным разработчиком БП всех времён.
% PDF-1.6 % 838 0 объект > endobj xref 838 297 0000000016 00000 н. 0000008710 00000 н. 0000008855 00000 н. 0000008907 00000 н. 0000009213 00000 н. 0000012675 00000 п. 0000013042 00000 п. 0000013445 00000 п. 0000013613 00000 п. 0000013774 00000 п. 0000013852 00000 п. 0000014080 00000 п. 0000014129 00000 п. 0000014178 00000 п. 0000014227 00000 п. 0000014274 00000 п. 0000014322 00000 п. 0000014369 00000 п. 0000014583 00000 п. 0000014632 00000 п. 0000014679 00000 п. 0000014728 00000 п. 0000014777 00000 п. 0000014830 00000 п. 0000014878 00000 п. 0000014927 00000 п. 0000014976 00000 п. 0000015025 00000 п. 0000015074 00000 п. 0000015123 00000 п. 0000015172 00000 п. 0000015221 00000 п. 0000015270 00000 п. 0000015319 00000 п. 0000015368 00000 п. 0000015415 00000 п. 0000015464 00000 п. 0000015513 00000 п. 0000015562 00000 п. 0000015611 00000 п. 0000015660 00000 п. 0000015709 00000 п. 0000015758 00000 п. 0000015807 00000 п. 0000015856 00000 п. 0000015905 00000 п. 0000015954 00000 п. 0000016003 00000 п. 0000049998 00000 н. 0000084890 00000 н. 0000120137 00000 н. 0000154627 00000 н. 0000155137 00000 н. 0000155277 00000 н. 0000155315 00000 н. 0000155421 00000 н. 0000155531 00000 н. 0000155621 00000 н. 0000156029 00000 н. 0000156135 00000 н. 0000156338 00000 н. 0000156845 00000 н. 0000192012 00000 н. 0000218705 00000 н. 0000219067 00000 н. 0000219119 00000 п. 0000219407 00000 н. 0000246666 00000 н. 0000246836 00000 н. 0000249809 00000 н. 0000249978 00000 н. 0000255595 00000 н. 0000255764 00000 н. 0000256411 00000 н. 0000257151 00000 н. 0000258066 00000 н. 0000258239 00000 п. 0000258388 00000 н. 0000259433 00000 н. 0000259613 00000 н. 0000260055 00000 н. 0000260782 00000 н. 0000261698 00000 н. 0000261871 00000 н. 0000262045 00000 н. 0000262221 00000 н. 0000268002 00000 н. 0000268151 00000 п. 0000268911 00000 п. 0000269477 00000 н. 0000269651 00000 н. 0000270181 00000 п. 0000271040 00000 н. 0000271904 00000 н. 0000272088 00000 н. 0000272263 00000 н. 0000272434 00000 н. 0000272883 00000 н. 0000274284 00000 н. 0000275341 00000 п. 0000276577 00000 н. 0000277625 00000 н. 0000278830 00000 н. 0000279790 00000 н. 0000281045 00000 н. 0000282168 00000 н. 0000283255 00000 н. 0000284225 00000 н. 0000285071 00000 н. 0000286596 00000 н. 0000290629 00000 н. 0000292455 00000 н. 0000292734 00000 н. 0000293856 00000 н. 0000294810 00000 н. 0000295578 00000 н. 0000295918 00000 н. 0000296394 00000 н. 0000297677 00000 н. 0000301655 00000 н. 0000302904 00000 н. 0000304579 00000 п. 0000305710 00000 н. 0000306558 00000 н. 0000306930 00000 н. 0000308381 00000 п. 0000308804 00000 н. 0000309928 00000 н. 0000311209 00000 н. 0000312441 00000 н. 0000312688 00000 н. 0000312858 00000 н. 0000313975 00000 н. 0000314930 00000 н. 0000316020 00000 н. 0000316368 00000 н. 0000317184 00000 н. 0000317880 00000 н. 0000321897 00000 н. 0000322174 00000 н. 0000323294 00000 н. 0000323489 00000 н. 0000323819 00000 н. 0000324729 00000 н. 0000325067 00000 н. 0000325336 00000 н. 0000326287 00000 н. 0000326616 00000 н. 0000326882 00000 н. 0000327929 00000 н. 0000328886 00000 н. 0000329745 00000 н. 0000330089 00000 н. 0000330905 00000 н. 0000331076 00000 н. 0000332373 00000 н. 0000333544 00000 н. 0000334517 00000 н. 0000335673 00000 п. 0000336011 00000 н. 0000336440 00000 н. 0000337510 00000 н. 0000337769 00000 н. 0000338873 00000 н. 0000342746 00000 н. 0000343018 00000 н. 0000343302 00000 п. 0000344437 00000 н. 0000345393 00000 п. 0000346217 00000 н. 0000347077 00000 н. 0000347548 00000 н. 0000348664 00000 н. 0000348843 00000 н. 0000349015 00000 н. 0000349194 00000 н. 0000349366 00000 п. 0000349538 00000 п. 0000349889 00000 н. 0000350707 00000 н. 0000351556 00000 н. 0000355416 00000 н. 0000355695 00000 н. 0000356833 00000 н. 0000357791 00000 н. 0000358650 00000 п. 0000358993 00000 н. 0000359173 00000 н. 0000359584 00000 н. 0000359806 00000 н. 0000360841 00000 н. 0000361587 00000 н. 0000362606 00000 н. 0000363704 00000 н. 0000363975 00000 н. 0000364407 00000 н. 0000364763 00000 н. 0000365658 00000 п 0000365829 00000 н. 0000366275 00000 н. 0000366452 00000 н. 0000366624 00000 н. 0000366796 00000 н. 0000366964 00000 н. 0000367136 00000 н. 0000367307 00000 н. 0000367477 00000 н. 0000367657 00000 н. 0000367829 00000 н. 0000368014 00000 н. 0000368195 00000 н. 0000368364 00000 н. 0000368533 00000 н. 0000368706 00000 н. 0000368879 00000 н. 0000369108 00000 п. 0000369663 00000 н. 0000370006 00000 н. 0000370912 00000 н. 0000371084 00000 н. 0000371257 00000 н. 0000371432 00000 н. 0000373664 00000 н. 0000375301 00000 н. 0000377622 00000 н. 0000378312 00000 н. 0000378485 00000 н. 0000378659 00000 н. 0000378860 00000 н. 0000379029 00000 н. 0000379445 00000 н. 0000379775 00000 н. 0000380079 00000 п. 0000380262 00000 н. 0000381258 00000 н. 0000381601 00000 н. 0000381773 00000 н. 0000381945 00000 н. 0000382117 00000 н. 0000382291 00000 н. 0000382460 00000 н. 0000382866 00000 н. 0000383053 00000 н. 0000384344 00000 п. 0000384532 00000 н. 0000384703 00000 н. 0000385430 00000 н. 0000385802 00000 н. 0000385975 00000 н. 0000386746 00000 н. 0000386886 00000 н. 0000387057 00000 н. 0000387335 00000 н. 0000387506 00000 н. 0000420382 00000 н. 0000423077 00000 н. 0000423717 00000 н. 0000424091 00000 н. 0000424517 00000 н. 0000424981 00000 п. 0000425662 00000 н. 0000426114 00000 п. 0000426172 00000 н. 0000426820 00000 н. 0000427182 00000 н. 0000427962 00000 н. 0000428391 00000 п. 0000428449 00000 н. 0000429008 00000 н. 0000429543 00000 п. 0000430246 00000 н. 0000430586 00000 п. 0000430641 00000 п. 0000431016 00000 н. 0000431564 00000 н. 0000432119 00000 н. 0000432765 00000 н. 0000433293 00000 н. 0000433611 00000 п. 0000434248 00000 п. 0000434838 00000 н. 0000435245 00000 н. 0000435798 00000 п. 0000436272 00000 н. 0000437014 00000 н. 0000437080 00000 н. 0000437672 00000 п. 0000438284 00000 п. 0000439162 00000 н. 0000439566 00000 н. 0000440167 00000 н. 0000440563 00000 н. 0000441262 00000 н. 0000442858 00000 н. 0000442913 00000 н. 0000443113 00000 н. 0000006236 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1134 0 объект > поток xVyPG aaA / 050F @ B9EcVUDKR «8zî5] MUWw
Как изменить SMPS для регулируемого выхода тока и напряжения
В этой статье обсуждается метод, с помощью которого любой готовый SMPS может быть преобразован в схему SMPS переменного тока с помощью нескольких внешних перемычек ссылки.
В одной из предыдущих статей мы узнали, как создать схему SMPS с переменным напряжением, используя простой каскад шунтирующих стабилизаторов. В данном случае мы также используем тот же этап схемы для реализации функции переменного тока на выходе.
Что такое SMPS
SMPS означает источник питания с импульсным режимом, который использует высокочастотный импульсный преобразователь на основе феррита для преобразования 220 В переменного тока в постоянный. Использование высокочастотного ферритового трансформатора делает систему высокоэффективной с точки зрения компактности, потерь мощности и стоимости.
Сегодняшняя концепция SMPS почти полностью заменила традиционные трансформаторы с железным сердечником и превратила эти блоки в гораздо более компактные, легкие и эффективные альтернативы адаптерам питания.
Однако, поскольку блоки SMPS обычно доступны в виде модулей с фиксированным напряжением, достижение предпочтительного напряжения в соответствии с потребностями приложения пользователя становится довольно трудным.
Например, для зарядки аккумуляторной батареи 12 В может потребоваться выходное напряжение около 14,5 В, но это значение является довольно странным и нестандартным, поэтому нам может быть крайне сложно получить на рынке ИИП с такими характеристиками.
Хотя на рынке можно найти схемы с переменным напряжением, они могут быть более дорогостоящими, чем обычные варианты с фиксированным напряжением, поэтому поиск метода преобразования существующего ИИП с фиксированным напряжением в переменный тип выглядит более интересным и желательным.
Немного изучив концепцию, я смог найти очень простой метод ее реализации, давайте узнаем, как проводить эту модификацию.
В моем блоге вы найдете одну популярную схему ИИП на 12 В, 1 ампер, которая на самом деле имеет встроенную функцию переменного напряжения.
Функция оптопары в SMPS
В указанной выше публикации мы обсуждали, как оптопара играет важную роль в обеспечении критически важной функции постоянного выхода для любого SMPS.
Функцию оптопары можно понять с помощью следующего краткого объяснения:
Оптопара имеет встроенную схему светодиода / фототранзистора, это устройство интегрировано с выходным каскадом SMPS, так что, когда выходной сигнал имеет тенденцию подниматься выше при пороге небезопасности светодиод внутри оптического блока загорается, заставляя фототранзистор проводить.
Фототранзистор, в свою очередь, конфигурируется через чувствительную точку «выключения» каскада драйвера SMPS, где проводимость фототранзистора заставляет входной каскад отключаться.
Вышеупомянутое условие приводит к тому, что выход SMPS также мгновенно отключается, однако в тот момент, когда это переключение инициируется, оно корректирует и восстанавливает выход в безопасную зону, а светодиод внутри оптического модуля отключается, что снова включает входной каскад модуля SMPS.
Эта операция продолжает быстро переключаться с включения на выключение и наоборот, обеспечивая постоянное напряжение на выходе.
Регулируемый ток Модификация SMPS
Чтобы добиться функции управления током внутри любого SMPS, мы снова обращаемся за помощью к оптронам.
Мы реализуем простую модификацию, используя конфигурацию транзистора BC547, как показано ниже:
Ссылаясь на приведенную выше конструкцию, мы получаем четкое представление о том, как изменить или сделать схему драйвера SMPS с переменным током.
Оптопара (обозначена красным квадратом) будет присутствовать по умолчанию для всех модулей SMPS, и если предположить, что TL431 отсутствует, нам, возможно, придется настроить всю конфигурацию, связанную со светодиодами оптопары.
Если каскад TL431 уже является частью схемы SMPS, в этом случае мы просто должны рассмотреть возможность интеграции каскада BC547, который становится единоличным ответственным за предлагаемое управление током цепи.
Видно, что BC547 соединен со своим коллектором / эмиттером через катод / анод TL431 IC, а база BC547 соединена с выходом (-) SMPS через группу выбираемых резисторов Ra, Rb, Rc. , Rd.
Эти резисторы, находящиеся между базой и эмиттером транзистора BC547, начинают работать как датчики тока в цепи.
Они рассчитаны соответствующим образом, так что при перемещении перемычки между соответствующими контактами в линии вводятся различные пределы тока.
Когда ток имеет тенденцию превышать установленный порог, определяемый значениями соответствующих резисторов, на базе / эмиттере BC547 возникает разность потенциалов, которой становится достаточно для включения транзистора, замыкая TL431 IC между опто-светодиоды и заземление.
Вышеупомянутые действия мгновенно загораются светодиодом оптического устройства, посылая сигнал «неисправности» на входную сторону SMPS через встроенный фототранзистор оптического устройства.
Условие немедленно пытается выполнить отключение на выходной стороне, что, в свою очередь, останавливает провод BC547, и ситуация быстро меняется от ВКЛ до ВЫКЛ и ВКЛ, гарантируя, что ток никогда не превышает предварительно установленный порог.
Резисторы Ra … Rd можно рассчитать по следующей формуле:
R = 0,7 / порог отключения тока
Например, если предположим, что мы хотим подключить к выходу светодиод с номинальным током 1 усилитель
Мы можем установить значение соответствующего резистора (выбираемого перемычкой) как:
R = 0,7 / 1 = 0,7 Ом
Мощность резистора может быть просто получена путем умножения вариантов, т.е. 0,7 x 1 = 0,7 ватт или просто 1 ватт.
Расчетный резистор гарантирует, что выходной ток светодиода никогда не пересекает отметку в 1 ампер, тем самым защищая светодиод от повреждения, другие значения для остальных резисторов могут быть соответствующим образом рассчитаны для получения желаемой опции переменного тока в модуле SMPS.
Преобразование фиксированного SMPS в SMPS с переменным напряжением
В этом посте делается попытка определить метод, с помощью которого любой SMPS может быть преобразован в источник переменного тока для достижения любого желаемого уровня напряжения от 0 до максимального.
Что такое шунтирующий регулятор
Мы обнаружили, что в нем используется каскад цепи шунтирующего регулятора для реализации функции переменного напряжения в конструкции.
Еще одним интересным аспектом является то, что это устройство шунтирующего регулятора реализует эту функцию, регулируя вход оптопары схемы.
Теперь, поскольку каскад оптопары с обратной связью неизменно используется во всех схемах SMPS, путем введения шунтирующего регулятора можно легко преобразовать фиксированный SMPS в переменный аналог.
Фактически, можно также сделать схему переменного SMPS, используя тот же принцип, что объяснен выше.
Возможно, вы захотите узнать больше о том, что такое шунтирующий регулятор и как он работает.
Процедуры:
Ссылаясь на следующий пример схемы, мы можем найти точное расположение шунтирующего регулятора и детали его конфигурации:
См. Нижнюю правую часть диаграммы, отмеченной красными пунктирными линиями, она показывает переменную интересующий нас участок схемы.Этот раздел отвечает за предполагаемые действия по регулированию напряжения.
Здесь резистор R6 может быть заменен потенциометром 22 кОм для создания переменной конструкции.
Увеличение этого раздела дает лучшее представление о задействованных деталях:
Идентификация оптопары
Если у вас есть цепь SMPS с фиксированным напряжением, откройте ее и просто обратите внимание на оптопару в конструкции, она в основном будет расположена поблизости центральный ферритовый трансформатор, как можно увидеть на следующем изображении:
После того, как вы нашли оптопару, очистите ее, удалив все части, связанные на выходной стороне оптопары, то есть поперек контактов, которые могут быть направлены в сторону выходная сторона печатной платы SMPS.
И соедините или интегрируйте эти выводы оптоэлектронной схемы с собранной схемой с помощью TL431, показанного на предыдущей схеме.
Вы можете собрать секцию TL431 на небольшой части печатной платы общего назначения и приклеить ее к основной плате SMPS.
Если ваша цепь SMPS не имеет катушки выходного фильтра, вы можете просто замкнуть два положительных вывода цепи TL431 и присоединить нагрузку к катоду выходного диода SMPS.
Однако предположим, что ваш SMPS уже включает схему TL431 с оптопарой, тогда просто найдите положение резистора R6 и замените его потенциометром (см. Расположение R6 на первой схеме выше).
Не забудьте добавить резистор 220 Ом или 470 Ом последовательно с POT, иначе при настройке потенциометра на самый верхний уровень можно мгновенно повредить шунтирующее устройство TL431.
Вот и все, теперь вы точно знаете, как преобразовать или создать схему SMPS с переменным напряжением, используя описанные выше шаги.
ОБНОВЛЕНИЕ
На следующем изображении показан, пожалуй, самый простой способ настроить схему SMPS для получения функций переменного напряжения и тока.Пожалуйста, посмотрите, как нужно настроить потенциометры или предустановки в оптопарке для получения желаемых результатов:
Если у вас есть какие-либо дополнительные сомнения относительно конструкции или объяснения, не стесняйтесь выражать свои комментарии.
% PDF-1.5 % 6204 0 объект > endobj xref 6204 141 0000000017 00000 н. 0000003761 00000 н. 0000003945 00000 н. 0000004863 00000 н. 0000005292 00000 н. 0000005461 00000 п. 0000005629 00000 н. 0000005797 00000 н. 0000005964 00000 н. 0000006238 00000 п. 0000006497 00000 н. 0000006668 00000 н. 0000006832 00000 н. 0000007035 00000 н. 0000007105 00000 н. 0000007183 00000 н. 0000008010 00000 н. 0000008317 00000 н. 0000008546 00000 н. 0000008637 00000 н. 0000008840 00000 н. 0000009059 00000 н. 0000009806 00000 н. 0000010386 00000 п. 0000010656 00000 п. 0000011228 00000 п. 0000011728 00000 п. 0000012239 00000 п. 0000012692 00000 п. 0000012963 00000 п. 0000013082 00000 п. 0000013768 00000 п. 0000014202 00000 п. 0000014470 00000 п. 0000014596 00000 п. 0000015199 00000 п. 0000015594 00000 п. 0000015867 00000 п. 0000015989 00000 п. 0000016509 00000 п. 0000016897 00000 п. 0000017175 00000 п. 0000017278 00000 п. 0000017414 00000 п. 0000017484 00000 п. 0000017598 00000 п. 0000018119 00000 п. 0000018636 00000 п. 0000019063 00000 п. 0000019657 00000 п. 0000020308 00000 п. 0000020461 00000 п. 0000021280 00000 п. 0000021891 00000 п. 0000021994 00000 п. 0000022570 00000 п. 0000023227 00000 н. 0000023282 00000 п. 0000031020 00000 п. 0000043603 00000 п. 0000059083 00000 п. 0000073696 00000 п. 0000085956 00000 п. 0000103828 00000 н. 0000104050 00000 н. 0000104197 00000 н. 0000104412 00000 н. 0000104577 00000 н. 0000104765 00000 н. 0000104966 00000 н. 0000105178 00000 п. 0000105389 00000 п. 0000105554 00000 п. 0000105774 00000 н. 0000105954 00000 п. 0000106149 00000 п. 0000106328 00000 н. 0000106495 00000 н. 0000106719 00000 н. 0000106874 00000 н. 0000107044 00000 н. 0000107235 00000 н. 0000107408 00000 п. 0000107634 00000 н. 0000107815 00000 н. 0000107996 00000 н. 0000108176 00000 п. 0000108384 00000 п. 0000108610 00000 п. 0000108761 00000 н. 0000108919 00000 н. 0000109145 00000 п. 0000109319 00000 п. 0000109492 00000 п. 0000109689 00000 п. 0000109877 00000 п. 0000110060 00000 н. 0000110244 00000 п. 0000110428 00000 н. 0000110612 00000 п. 0000110785 00000 н. 0000110959 00000 п. 0000111148 00000 н. 0000111323 00000 н. 0000111513 00000 н. 0000111682 00000 н. 0000111857 00000 н. 0000112046 00000 н. 0000112256 00000 н. 0000112506 00000 н. 0000112697 00000 н. 0000112907 00000 н. 0000113108 00000 н. 0000113300 00000 н. 0000113493 00000 н. 0000113694 00000 н. 0000113885 00000 н. 0000114086 00000 н. 0000114280 00000 н. 0000114463 00000 н. 0000114650 00000 н. 0000114836 00000 н. 0000115038 00000 н. 0000115239 00000 н. 0000115409 00000 н. 0000115637 00000 п. 0000115821 00000 н. 0000116019 00000 п. 0000116198 00000 п. 0000116426 00000 н. 0000116610 00000 н. 0000116808 00000 н. 0000116987 00000 н. 0000117185 00000 н. 0000117398 00000 н. 0000117605 00000 н. 0000117785 00000 н. 0000118015 00000 н. 0000118172 00000 н. 0000118368 00000 н. 0000118541 00000 н. трейлер ] / Инфо 6203 0 R / Назад 2172083 / Корень 6205 0 R / Размер 6345 / Источник (WeJXFxNO4fJduyUMetTcP9 + oaONfINN4 + d771M7EQEsl0VaHGHC7a / YSA1U2 / wxpB9khgm8VtCFmyd8gIrwOjQRAIjPsWhM4vgMCV \ 8KvVF / K8lfPwsk7Ya / ZP3WYYmk5X4kuW9x4pQMRGEg =) >> startxref 0 %% EOF 6205 0 объект > endobj 6206 0 объект > поток x [hqǿϳw; ɶl2gSk «$ # Sj # r…,! iN @ vC! s! RnB> z7.=; # R9R ו c ˸zn $ * h> 1dQ ͗ROaŋ6 ְ {k], F ~ e:% Xn98y «N $ Ěn? D ߀9 GY | Gsdc
Что такое импульсный источник питания SMPS »Примечания по электронике
Импульсные источники питания, SMPS обеспечивают повышенную эффективность и экономию места по сравнению с традиционными линейными источниками питания, но следует позаботиться о том, чтобы шум на выходе был низким.
Схемы источников питания SMPS Праймер и руководство Включает:
Импульсный источник питания
Как работает SMPS
Понижающий понижающий преобразователь
Повышающий повышающий преобразователь
Конвертер Buck Boost
См. Также: Обзор электроники блока питания Линейный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания
Импульсные источники питания широко используются из-за преимуществ, которые они предлагают с точки зрения размера, веса, стоимости, эффективности и общей производительности.
Благодаря своим характеристикам импульсные источники питания используются во всех приложениях, кроме самых требовательных, чтобы обеспечить эффективный и действенный источник питания для большинства видов электронных систем.
Импульсные источники питаниястали общепринятой частью электронной сцены и часто называются импульсными преобразователями мощности или просто переключателями.
Терминология импульсного источника питания
Импульсный источник питания, SMPS, технология может быть обозначена рядом схожих терминов.Хотя все они рассматривают одну и ту же базовую технологию, они относятся к разным элементам общей технологии:
- Импульсный источник питания, SMPS: Термин импульсный источник питания обычно используется для обозначения элемента, который может быть подключен к сети или другому внешнему источнику и используется для генерации источника питания. Другими словами, это полноценный блок питания.
- Регулятор режима переключения: Обычно это относится только к электронной схеме, которая обеспечивает регулирование.Регулятор режима переключения будет частью общего источника питания режима переключения.
- Контроллер импульсного регулятора: Многие интегральные схемы импульсного регулятора не содержат последовательного переключающего элемента. Это будет верно, если уровни тока или напряжения высоки, потому что внешний последовательный переключающий элемент сможет лучше справляться с более высокими уровнями тока и напряжения, а также с результирующей рассеиваемой мощностью.
Основы импульсного источника питания
Основная концепция импульсного источника питания или SMPS заключается в том, что регулирование осуществляется с помощью импульсного регулятора.Здесь используется последовательный переключающий элемент, который выключает подачу тока на сглаживающий конденсатор.
Основная концепция импульсного источника питанияВремя включения последовательного элемента регулируется напряжением на конденсаторе. Если оно выше требуемого, переключающий элемент серии отключается, если ниже требуемого, включается. Таким образом, напряжение на сглаживающем или накопительном конденсаторе поддерживается на необходимом уровне.
Преимущества / недостатки импульсного источника питания
Использование любой технологии часто представляет собой тщательный баланс нескольких преимуществ и недостатков.Это справедливо для импульсных источников питания, которые имеют ряд явных преимуществ, но также имеют свои недостатки.
Преимущества ИИП
- Высокая эффективность: Переключающее действие означает, что элемент последовательного регулятора либо включен, либо выключен, и, следовательно, в виде тепла рассеивается мало энергии, и можно достичь очень высокого уровня эффективности.
- Компактный: Благодаря высокой эффективности и низкому уровню рассеивания тепла импульсные источники питания можно сделать более компактными.
- Стоимость: Одним из факторов, делающих импульсные источники питания очень привлекательными, является их стоимость. Более высокий КПД и переключаемый характер конструкции означают, что количество тепла, которое необходимо уменьшить, ниже, чем у линейных источников, и это снижает затраты. При этом переключаемый характер питания означает, что многие компоненты имеют более низкую стоимость.
- Гибкая технология: Технология импульсного источника питания может использоваться для обеспечения высокоэффективного преобразования напряжения в приложениях с повышением или «повышением» напряжения или понижающих приложениях.
SMPS Недостатки
- Шум: Переходные всплески, возникающие при переключении в импульсных источниках питания, являются одной из самых больших проблем. Если выбросы не отфильтрованы должным образом, выбросы могут мигрировать во все области цепей, питаемых импульсными модулями питания. Кроме того, всплески или переходные процессы могут вызывать электромагнитные или радиочастотные помехи, которые могут влиять на другие расположенные поблизости элементы электронного оборудования, особенно если они принимают радиосигналы.
- Внешние компоненты: Хотя можно спроектировать импульсный регулятор с использованием одной интегральной схемы, обычно требуются внешние компоненты. Наиболее очевидным является резервуарный конденсатор, но необходимы и фильтрующие элементы. В некоторых конструкциях последовательный переключающий элемент может быть встроен в интегральную схему, но там, где потребляется любой ток, последовательный переключатель будет внешним компонентом. Все эти компоненты требуют места и увеличивают стоимость.
- Требуется профессиональный дизайн: Часто можно собрать работающий импульсный источник питания. Обеспечить его соответствие требуемой спецификации может быть сложнее. Особенно сложно обеспечить поддержание уровней пульсации и помех.
- Фильтрация: Тщательное рассмотрение фильтрации для SMPS, потому что плохая конструкция может привести к высоким уровням шума и скачкам на выходе.
В целом, импульсные блоки питания идеально подходят для множества приложений, от компьютеров до зарядных устройств, от лабораторного оборудования до многих предметов домашней электронной техники. Стоимость, размер и эффективность являются ключевыми факторами в обеспечении того, чтобы они стали основной технологией для очень многих приложений.
Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы».
