Линейный блок питания схема. Линейные блоки питания: принципы работы, преимущества и недостатки

Основные элементы схемы:

• Трансформатор понижающий 220/15 В
• Диодный мост DB107
• Сглаживающий конденсатор 2200 мкФ
• Стабилизатор 7812
• Выходные фильтрующие конденсаторы

Данная схема обеспечивает стабильное выходное напряжение 12 В при токе нагрузки до 1 А. При необходимости увеличения выходного тока потребуется более мощный трансформатор и стабилизатор напряжения.

Особенности конструкции линейных блоков питания

При разработке конструкции линейного БП следует учитывать следующие аспекты:

• Эффективное охлаждение стабилизатора и силовых элементов
• Экранирование трансформатора для снижения наводок
• Правильная разводка силовых и сигнальных цепей
• Качественная фильтрация входного напряжения

Какие меры помогают снизить уровень пульсаций и шумов в линейном блоке питания?

• Использование качественных конденсаторов большой емкости
• Применение дополнительных LC-фильтров
• Экранирование чувствительных цепей
• Правильная компоновка элементов на печатной плате

Модернизация и улучшение линейных блоков питания

Как можно усовершенствовать стандартный линейный блок питания?

• Замена стандартного стабилизатора на малошумящий (например, LM317LZ)
• Использование более качественных конденсаторов (например, с низким ESR)
• Добавление цепей защиты от перенапряжения и короткого замыкания
• Применение активного охлаждения для повышения выходной мощности

Эти улучшения позволяют повысить стабильность, снизить уровень шумов и увеличить надежность линейного блока питания.

Линейный блок питания 12в

Лабораторные блоки питания представляют собой стабилизированные регулируемые источники питания, обеспечивающие высокую точность выходного сигнала при изменении параметров нагрузки и питающего напряжения в широких пределах. По схемному построению лабораторные блоки питания делятся на линейные и импульсные. Схема линейного источника состоит из мощного сетевого трансформатора, выпрямителя и стабилизатора. Такие блоки питания характеризуются минимальным уровнем шумов, создают минимальные помехи в сетях электропитания, но имеют большие ве c и габариты, низкий КПД. Импульсные лабораторные блоки питания сначала выпрямляют сетевое напряжение на входе, затем преобразуют его в переменное напряжение высокой частоты, далее снова выпрямляют и стабилизируют. Такая схема позволяет уменьшить габариты и вес силового трансформатора и соответственно самого блока, повысить КПД, но создает электромагнитные помехи в цепях питания.

Поиск данных по Вашему запросу:

Линейный блок питания 12в

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Содержание:

• Блок питания своими руками
• Линейный блок питания для компьютера
• Линейный лабораторный блок питания своими руками
• Блоки питания линейные
• Схема простого блока питания
• Линейный блок питания SOtM sPS-500 — питаемся правильно!

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Самодельный блок питания с регулировкой напряжения и тока / лабораторный блок питания своими руками

Блок питания своими руками

Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения. Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт.

Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории.

Блок питания 12в Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений. Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок Мост диодный.

Если необходимо получить максимальную мощность от источника питания, для этого необходимо подготовить соответствующий трансформатор, диоды и радиатор для микросхемы. Шаг 2: Инструменты Для изготовления блока необходимы инструменты для монтажа: -Паяльник или паяльная станция -Кусачки -Монтажный пинцет -Кусачки для зачистки проводов -Устройство для отсоса припоя.

И другие инструменты, которые могут оказаться полезными. Шаг 3: Схема и другие Для получения 5 вольтового стабилизированного питания, можно заменить стабилизатор LM на LM Для увеличения нагрузочной способности более 0,5 ампер, понадобится радиатор для микросхемы, в противном случае он выйдет из строя от перегрева. Однако, если необходимо получить несколько сотен миллиампер менее, чем мА от источника, то можно обойтись без радиатора, нагрев будет незначительным.

Кроме того, в схему добавлен светодиод, чтобы визуально убедиться, что блок питания работает, но можно обойтись и без него. Схема блока питания 12в 30А. При применении одного стабилизатора в качестве регулятора напряжения и нескольких мощных транзисторов, данный блок питания способен обеспечить выходной ток нагрузки до 30 ампер. Пожалуй, самой дорогой деталью этой схемы является силовой понижающий трансформатор. Напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть на несколько вольт больше, чем стабилизированное напряжение 12в, чтобы обеспечить работу микросхемы.

Необходимо иметь в виду, что не стоит стремиться к большей разнице между входным и выходным значением напряжения, так как при таком токе теплоотводящий радиатор выходных транзисторов значительно увеличивается в размерах. В трансформаторной схеме применяемые диоды должны быть рассчитаны на большой максимальный прямой ток, примерно А.

Через микросхему протекающий максимальный ток в схеме не составит больше 1А. Шесть составных транзисторов Дарлингтона типа TIP включенных параллельно, обеспечивают нагрузочный ток 30А каждый транзистор рассчитан на ток 5А , такой большой ток требует и соответствующего размера радиатора, каждый транзистор пропускает через себя одну шестую часть тока нагрузки.

Для охлаждения радиатора можно применить небольшой вентилятор. Проверка блока питания При первом включении не рекомендуется подключать нагрузку. Проверяем работоспособность схемы: подсоединяем вольтметр к выходным клеммам и измеряем величину напряжения, оно должно составлять 12 вольт, или значение очень близко к нему. Далее подключаем нагрузочный резистор Ом, мощностью рассеивания 3 Вт, или подобную нагрузку — типа лампы накаливания от автомобиля. При этом показание вольтметра не должно изменяться.

Если на выходе отсутствует напряжение 12 вольт, отключите питание и проверьте правильность монтажа и исправность элементов. Перед монтажом проверьте исправность силовых транзисторов, так как при пробитом транзисторе напряжение с выпрямителя прямиком попадает на выход схемы. Чтобы избежать этого, проверьте на короткое замыкание силовые транзисторы, для этого измерьте мультиметром по раздельности сопротивление между коллектором и эмиттером транзисторов.

Эту проверку необходимо провести до монтажа их в схему. Транзисторы 2N и 2N устанавливаются на соответствующие радиаторы, мощность ограничительного резистора должно быть не менее 3 Вт. Регулировка напряжения контролируется ОУ LM или При использовании ОУ необходимо заменить элементы стабилизатора, подающие напряжение с вывода 8 на 3 ОУ с делителя на резисторах номиналом 5.

Максимальное постоянное напряжение для питания ОУ и 36 В и 44 В соответственно. Силовой трансформатор должен выдавать напряжение, как минимум на 4 вольт больше, чем стабилизированное выходное напряжение. Силовой трансформатор в схеме имеет на выходе напряжение При переключении обмоток выходное напряжение уменьшается до 15 вольт. Схема блока питания для получения напряжения 1,5 вольта, используется понижающий трансформатор, мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром и микросхема LM Схема блока питания с регулировкой выходного напряжения для получения напряжения от 1,5 вольта до 12,5 вольт, в качестве регулирующего элемента применяется микросхема LM Ее необходимо установить на радиатор, на изолирующей прокладке для исключения замыкания на корпус.

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением напряжением 5 вольт или 12 вольт. В качестве активного элемента применяется микросхема LM , LM она устанавливается на радиатор для охлаждения нагрева корпуса. Выбор трансформатора приведен слева на табличке. По аналогии можно выполнить блок питания и на другие выходные напряжения.

Схема предназначена для небольшого трансивера самодельного изготовления, автор DL6GL. По какой схеме: импульсный источник питания или линейный? Импульсные блоки питания получается малогабаритный и кпд хороший, но неизвестно как поведет себя в критической ситуации, броски выходного напряжения Несмотря на недостатки выбрана схема линейного регулирования: достаточно объемный трансформатор, не высокий КПД, необходимо охлаждение и пр.

Применены детали от самодельного блока питания х годов: радиатор с двумя 2N Выходные транзисторы Т2, Т3 типа 2N для охлаждения устанавливаются на радиаторы. При помощи потенциометра R1 устанавливается выходное напряжение в пределах V.

При помощи переменного резистора R2 устанавливается максимальное падение напряжение на резисторе R7, которое составляет 0,7В между контактами 2 и 3 микросхемы. Для блока питания применяется тороидальный трансформатор может быть любой по вашему усмотрению.

Для подготовки блока питания к эксплуатации предохранитель 6,3а пока не участвует выставить выходное напряжение например, Настраиваем срабатывание защиты от перенапряжения, для этого плавно выставляем выходное напряжение 16В и регулируем R3 на срабатывание защиты.

Далее выставляем выходное напряжение в норму и устанавливаем предохранитель до этого ставили перемычку. Описанный блок питания можно реконструировать для более мощных нагрузок, для этого установите более мощный трансформатор, дополнительно транзисторы, элементы обвязки, выпрямитель по своему усмотрению.

Если необходим мощный блок питания, на 3,3 вольта, то его можно изготовить, переделав старый блок питания от пк или используя выше приведенные схемы. К примеру, в схема блока питания на 1,5 в заменить резистор 47 ом большего номинала, или поставить для удобства потенциометр, отрегулировав на нужное напряжение.

У многих радиолюбителей остались старые советские радиодетали, которые валяются без дела, но которые можно с успехом применить и они верой и правдой вам долго будут служить, одна из известных схем UA1ZH, которая гуляет по просторам интернета. Много копий и стрел сломано на форумах при обсуждении, что лучше полевой транзистор или обычный кремниевый или германиевый, какую температуру нагрева кристалла они выдержат и кто из них надежнее? У каждой стороны свои доводы, ну а вы можете достать детали и смастерить еще один несложный и надежный блок питания.

Схема очень простая, защищена от перегрузки по току и при параллельном включении трех КТ может выдать ток 20А, у автора использовался такой блок при 7 параллельных транзисторов и отдавал в нагрузку 50А, при этом емкость конденсатора фильтра была мкф, напряжение вторичной обмотки 19в.

Необходимо учитывать, что контакты реле должны коммутировать такой большой ток. Если нам необходимо иметь источник постоянного напряжения на высокое напряжение для питания лампы выходного каскада передатчика, что для этого применить? В интернете имеется много различных схем блоков питания на в, в, в, в. Первое: на высокое напряжение используют схемы с трансформаторов как на одну фазу, так и на три фазы если имеется в доме источник трехфазного напряжения.

Второе: для уменьшения габаритов и веса используют бестрансформаторную схему питания, непосредственно сеть вольт с умножением напряжения.

Самый большой недостаток этой схемы — отсутствует гальваническая развязка между сетью и нагрузкой, как выход подключают данный источник напряжения соблюдая фазу и ноль. Для исключения бросков по току при включении и защите диодов при заряде конденсаторов, применяется включение через гасящие резисторы R21 и R Диоды в высоковольтной цепи зашунтированы резисторами с целью равномерного распределения Uобр. С1-С20 для устранения белого шума и уменьшения импульсных перенапряжений.

В качестве диодов можно использовать и мосты типа KBU соединив их по указанной схеме и, соответственно, взяв нужное количество не забывая про шунтирование. RR26 для разряда конденсаторов после отключения сети. Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных конденсаторах параллельно ставятся выравнивающие резисторы, которые рассчитываются из соотношения на каждые 1 вольт приходится ом, но при высоком напряжении резисторы получаются достаточно большой мощности и здесь приходится лавировать, учитывая при этом, что напряжение холостого хода больше на 1, Трансформаторный блок питания 13,8 вольта 25 а для КВ трансивера своими руками.

Трансформаторный блок питания Ремонт и доработка китайского блока питания для питания адаптера. Доработка блока питания. Самодельный блок питания на 1,5 вольта, 3 вольта, 5 вольт, 9 вольт, 12 вольт, 24 вольта. Стабилизатор , Блок питания. All rights reserved.

Линейный блок питания для компьютера

Решил переделать свой лабораторный блок питания. Хоть он и надежный, но тяжелый и занимает много места. На рабочем столе всегда не хватает. Планируя перестановку. Решил повесить навесную полку и под ней полно места. Идея пришла быстро, делаю.

Линейный универсальный блок питания (преобразователь AC/DC) из В. в 12В. либо 24В. 30А постоянного номинального тока при напряжении на.

Линейный лабораторный блок питания своими руками

Дистрибуторская компания Графитек www. Среди трёх компонентов серии Ultimate компании SOtM имеется один, на лицевой панели которого отсутствуют какие-либо органы управления, кроме кнопки включения. Это — блок питания sPS Блоки питания аудиоаппаратуры всегда находились в зоне особого внимания как разработчиков, так и любителей хорошего звука. Ведь произвести качественно цифроаналоговое преобразование, например, без стабильного и малошумящего питания в принципе невозможно. Корейская компания SOtM , специализирующаяся на высококачественных цифровых аудиокомпонентах и специальных комплектующих аудиофильского уровня для компьютеров, предлагает один из наиболее интересных среди производящихся в настоящее время блоков питания. Интересно решена система пассивного охлаждения.

Блоки питания линейные

Войти через. На AliExpress мы предлагаем тысячи разновидностей продукции всех брендов и спецификаций, на любой вкус и размер. Если вы хотите купить линейный источник питания и подобные товары, мы предлагаем вам 3, позиций на выбор, среди которых вы обязательно найдете варианты на свой вкус. Только здесь, на AliExpress вы сможете найти линейный источник питания самых лучших брендов, включая Nobsound , S. Если конкретные характеристики говорят вам больше, чем непонятные названия, возможно, следующая информация — для вас: по всему объему продукции, найденной по вашему запросу «линейный источник питания», Каналы может варьироваться в весьма широком диапазоне, есть 2 2.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день.

Схема простого блока питания

Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения. Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории. Блок питания 12в Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений. Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник

Линейный блок питания SOtM sPS-500 — питаемся правильно!

Сейчас этот форум просматривают: Google и гости: 0. Добавлено: 31 май , Заголовок сообщения: Линейные блоки питания. Добавлено: 01 июн , На днях роделал небольшую лабораторную работу.

Блок питания ZS (трансформаторный линейный; Uвых. 6В DC; Источник постоянного тока REXANT _, Блок питания стабилизированный 12В, 2А.

Линейный блок питания для компьютера под Tiny. Брал для себя, но как-то вот руки не дошли. Включался только для проверки.

Простой и надежный блок питания своими руками при нынешнем уровне развития элементной базы радиоэлектронных компонентов можно сделать очень быстро и легко. При этом не потребуются знания электроники и электротехники на высоком уровне. Вскоре вы в этом убедитесь. Изготовление своего первого источника питания довольно интересное и запоминающееся событие. Поэтому важным критерием здесь является простота схемы, чтобы после сборки она сразу заработала без каких-либо дополнительных настроек и подстроек. Следует заметить, что практически каждое электронное, электрическое устройство или прибор нуждаются в питании.

Наверно ни для кого не секрет, что большинство специалистов, радиолюбителей и просто технически грамотных покупателей источников питания с опаской относятся к импульсным блокам питания, отдавая предпочтение линейным. Причина проста и понятна.

Для корректной работы сайта необходимо включить поддержку JavaScript. Линейный блок питания с креплением на DIN-рейку предназначен для использования в системах, требующих повышенной надежности и качества выходного напряжения. Защита от превышения входного напряжения. Линейный блок питания на тороидальном трансформаторе. Защита от КЗ.

Комплексные поставки кабельно-проводниковой и электротехнической продукции Кабельная продукция и электротехника пн-пт: — zakaz e-kc. Регистрация Вход ID посетителя: Найти Kорзинa пуста.

Линейные блоки питания: простота конструкции и ремонта

Линейные блоки питания — это источник питания, не содержащий никаких коммутационных или цифровых компонентов. Он обладает некоторыми замечательными характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, невосприимчивость к помехам от сети, простота, надежность, простота конструкции, расчета и ремонта.

БП также могут генерировать как очень высокие напряжения (тысячи вольт), так и очень низкие напряжения (менее 1V). Линейные блоки питания могут легко генерировать несколько выходных напряжений. С другой стороны, они большие по размеру, тяжелые и требуют большего теплоотвода. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, были созданы задолго до появления полупроводников.

Линейные блоки питания могут быть фиксированными, например, как источник питания 5V, который может потребоваться для логической схемы, или несколько фиксированных блоков питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12V). На настольном лабораторном блоке питания вы можете использовать источник переменного тока. В дополнение к одиночным источникам вы также можете получить двойные схемы питания, например, для схем операционного усилителя ±15V, и даже БП двойного контроля, которые синхронизированы по напряжению друг с другом.

Некоторые примеры:

• +5V логические и микропроцессорные схемы
• +12V LED освещение, общая электроника
• Схемы операционного усилителя ±15V
• Стендовое испытательное питание 0-30V
• +14,5V зарядное устройство

В этой статье мы рассмотрим отдельные компоненты блока питания, а затем с нуля разработаем небольшой блок питания 12V и регулируемый двойной блок питания 1–30V.

Компоненты линейного блока питания

• Секция ввода сети содержит компоненты подключения к электросети, обычно выключатель, предохранитель и контрольную лампочку. Используйте хорошее заземление и изолируйте все силовые части внутренней проводки изоляционным материалом для защиты от случайного контакта.
• Трансформатор выбирают в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все другие цепи от сетевых контактов. Трансформатор может иметь несколько отводов первичной обмотки, чтобы обеспечить различное входное напряжение сети, и несколько отводов вторичной обмотки, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между отводами первичной и вторичной обмоток имеется экран из медной фольги, который способствует уменьшению емкостной связи с высокочастотным сетевым шумом.
• Выпрямитель может быть таким же простым, как одинарный диод (не подходит), двухполупериодный мост с центральным ответвлением или двухполупериодный мост. Следует использовать выпрямительные диоды более мощные, чем рассчитывалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно возникают из-за выхода из строя диода, которые горят либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети.
• Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). При установке диодов держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла. В высоковольтных источниках питания часто встречаются небольшие конденсаторы, подключенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстанавливаться.
• Конденсатор является постоянно работающим компонентом и должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec*1,414), а затем быстро отдавать накопленную энергию в нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон бумаги из алюминия, заполненный маслом. Однако, они имеют свойство со временем высыхать и, как следствие, терять свою емкость. Если возможно, разместите их подальше от источников тепла при компоновке.
• Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое последовательное сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями. Вы можете использовать их в цепи регулятора. При разводке схемы, старайтесь свести все заземления в одну точку. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1кОм будет достаточно.
• На рисунке ниже зеленая кривая представляет собой то, как форма волны выглядела бы без конденсатора, а красная форма волны — это «заряд» конденсатора на каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки. Результирующая форма волны — это пульсирующее напряжение.
• Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. Будет отдельная статья о регуляторах, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на основе интегральной микросхеме с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.

Линейные блоки питания — проектирование

Разработка линейного блока питания похожа на чтение на иврите: вы начинаете с конца и продвигаетесь к началу. Ключевая спецификация — это напряжение на выходе, которое мы хотим иметь, и какую величину тока мы можем получить от него без падения напряжения. В этом проекте давайте нацелимся на 12V при токе 1 А и 3V на регуляторе. У любого регулятора должна быть определенная необходимая разница между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано иное, предположите, что это минимум 3V. Некоторые из используемых здесь регуляторов рассчитаны только на 2V.

Если на выходе нам нужно 12V, то на конденсаторе нужно 12 + 3 = 15V. Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, в нем должна присутствовать переменная составляющая, то есть пульсация напряжения. Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем хуже пульсации, и это тоже нужно учитывать. При выборе значения 10%, т.е. 1,2V (размах), ограничение рассчитывается следующим образом:

где f равно 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Следовательно, нам необходимы:

Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды подают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут использовать больший ток.

В двухполупериодном мосту ток составляет 1,8*I нагрузки. На центральном отводе, это 1,2*I нагрузки. Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.

Теперь мы переходим обратно к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны учитывать допуски. Если мы будем следовать только минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня падения напряжения, что окажет значительное влияние на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207V.

Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:

где 0,92 — КПД трансформатора, а 0,707 — 1/√2.

Vreg — падение напряжения регулятора, Vrect — падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2*0,7 для цепи центрального отвода и 4*0,7 для полного моста. Пульсации напряжения V было указано как 10% от 12V или 1,2V, поэтому:

Это означает, что готового трансформатора на 15V должно хватить. Бывает, что вы не можете найти подходящий трансформатор, но есть в наличии другой, с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на стабилизаторе будет более высокое напряжение и, как следствие, большая мощность, рассеиваемая его радиатором.

Последнее, что нужно сейчас указать, — это габаритная мощность трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка — думать, что ВА будет Vsec*Iload, т.е. 15*1 = 15VA. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому в зависимости от конфигурации, нагрузка 1,2 или 1,8*I означает большую разницу, то есть 1,8*1*15 = 27 ВА.

На этом конструирование завершается. А как насчет предохранителя? Это целая наука, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в данном случае ВА равно 27, а напряжение сети составляет 230V, а I=2*27/230 = 250 мА.

Теперь мы можем добавить в регулятор последние несколько компонентов:

Для C1 мы рассчитали его на 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ. Назначение C2 и C3 — обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. Конденсаторы C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале эти емкости должны быть танталового типа, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить значение.

Шунтирующим диодом D3 часто пренебрегают, но он важен. Если произойдет короткое замыкание на входе регулятора, любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разрядится на заднюю часть регулятора и, возможно, спалит его. Но D3 спасает от такой ситуации.

Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый на основе популярного и простого в использовании LM317 и добавим дополнительную отрицательную версию LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания. Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с центральным отводом, а также полный мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся к отрицательной половине блока питания. Единственное, что осталось рассчитать — это R6 и R7.

Если вы сделаете R6 = 220, тогда для любого напряжения между Vmax и Vmin, R7 = (176*Vout) — 220. Итак, если вы хотите 9V, R7 будет 176*9 — 220 = 1k4. Вы также можете использовать двойной подстроечный резистор от 5 до 10kОм (линейный) для одновременной регулировки обеих сторон. Трансформатор с вторичной обмоткой 25/0/25 подойдет. C8 и C9 обеспечивают помехоустойчивость и могут составлять 10 мкФ. C10 и C11 — 1 мкФ, а C4 и C7 — 1000 мкФ. Минимальное выходное напряжение составляет около 1,25V.

Примеры небольших линейных блоков питания своими руками:

Импульсные блоки бесперебойного питания для LED-лент и видеонаблюдения. Схема подключения на DIN-рейку | Публикации

Приветствую, с вами инженер Рик! В этом материале я хочу затронуть тему, которая теоретически кажется простой, но, когда дело доходит до практики, многие сталкиваются с различными трудностями — выбор, подключение блока питания для систем видеонаблюдения и светодиодных лент. Проблема в том, что для этого тип электронных приборов нужен не переменный ток 220 В, а постоянный на 12 или 24 вольт в зависимости от конкретной модификации устройства. Чтобы получить это напряжение, нужно использовать специфические источники питания.

Виды блоков питания

Для начала давайте разберемся, какие блоки питания существуют в зависимости от принципа работы и чем они отличаются.

Линейные

Это первые блоки питания. Работа этих устройств основана на понижающем трансформаторе, который понижает входящий ток 220 В до нескольких десятков вольт без изменения частоты колебаний. После этого он проходит диодный мост и группу сглаживающих конденсаторов. В результате на выходе мы имеем постоянный ток с четко заданными параметрами и минимальным шумом.

Импульсные

Это более современные источники постоянного тока. Я бы сказал, что это более совершенная версия линейных блоков. Здесь также есть трансформатор, но преобразование переменного тока в постоянный осуществляется посредством индукционного компонента, состоящего из специальных транзисторов.

Импульсный блок питания

Отмечу, что отличия в этих блоках питания не только в принципах работы, но и размерах. Ведь мощность линейного источника напрямую зависит от количества обмоток его трансформатора. Если вы видели старые советские блоки питания, они имеют большие размеры и вес. При этом индукционные значительно компактнее и легче. Кроме принципа работы, источники питания отличаются системой охлаждения. Она бывает активная, когда внутреннее компоненты принудительно охлаждаются воздухом от вентилятора, и пассивная. В последнем случае система охлаждения ограничивается радиаторами.

Со своего опыта могу сказать, что для подключения и нормальной работы светодиодной ленты вполне достаточно источника питания с пассивным охлаждением. В случае с видеонаблюдением все зависит от количества камер, модели ресивера, наличия вспомогательного оборудования.

Блок питания для светодиодных лент

Впервые сталкиваетесь с необходимостью выбора блока питания для LED ленты? Ничего страшного, инженер Рик сейчас все подробно разъяснит.

При подборе питания светодиодного освещения важно учитывать, что большинство моделей этого типа ламп работает на постоянном токе 12 V. Если вы помните с курса школьной физики, а если нет, то Рик вам напомнит: при прохождении через проводник постоянный ток имеет свойство затухания. В нашем конкретном случае затухание будет ощутимым уже через 5 метров сплошной светодиодной ленты.

График затухания тока

Поэтому здесь нельзя выполнять последовательное соединение, поскольку отдаленные от источника питания лампы будет светить не так ярко. Лучше применять только параллельное подключение каждой отдельной ленты к блоку питания.

Параллельное подключение

Следующим важным моментом при выборе блока питания является его мощность. Для расчета этого параметра я исхожу из следующих соображений: узнаю номинальную мощность отдельной платы и умножаю на их количество в конкретной светодиодной ленте; если их несколько, тогда суммирую мощности. К полученному значению прибавляю коэффициент запаса мощности 1,3, ведь если приобрести блок питания впритык, долго он не прослужит. Кроме этого, есть вероятность, что его фактическая мощность будет ниже заявленной. Такое часто встречается в дешевых китайских блоках питания.

Блок питания для видеонаблюдения

К блокам питания систем видеонаблюдения предъявляются особые требования. Неправильный подбор сулит серьезными неприятностями, которые приводят к тому, что камеры отказываются работать. Также следует продумать систему бесперебойного питания, чтобы в случае отсутствия напряжения в сети система видеонаблюдения продолжала работать. Наличие последней не только обеспечит постоянное видеонаблюдение за охраняемым объектом, но и предупредит поломку чувствительного оборудования. Например, жесткого диска, на котором хранятся все видеозаписи.

При выборе блока питания для видеонаблюдения инженер Рик советует обратить внимание на следующие моменты:

• Параметры выходного напряжения
  Заранее установите, какое напряжение требуется приобретенным видеокамерам. Это может быть 24 или 12 V.
• Мощность
  Этот параметр подбирается исходя из количества камер, которые будет обслуживать блок питания. Для этого суммируйте их номинальные мощности и прибавьте коэффициент, аналогичный источникам питания светодиодных лент (1,3).
• Исполнение
  Подбор корпуса блока питания осуществляйте в зависимости от того, где он будет установлен: на улице или в помещении. Для уличных видеокамер нужно выбирать герметичные устройства, полностью защищенные от проникновения влаги и пыли. Для внутренних IP-камер подойдет не герметичный или полугерметичный блок питания.

Стоит обратить внимание! Если планируете разместить оборудование системы видеонаблюдения в одном ящике, обратите внимание на источники питания, предназначенные для монтажа на DIN-рейку. Отличными примерами этих устройств являются следующие источники питания:

• БП-12-2;
• БП-24-1.

Выходная мощность представленных источников питания 12 и 24 Вт, чего вполне достаточно для подключения одной или двух видеокамер.

Схемы подключения

Несмотря на различия размеров корпусов и их форм-факторов, подключение блоков питания для светодиодных лент и камер видеонаблюдения идентично. В устройствах имеются входные клеммы, на которые подается переменный ток 220 В и выходные на 12 или 24 вольта. Как правило, каждая электро клемма имеет соответствующие обозначения фазы, ноля и заземления.

При подключении видеокамеры или светодиодной ленты важно соблюдать полярность, иначе устройство сгорит. Правда, для последних моделей камер известных торговых марок это правило не обязательно. Они способны работать независимо от того, как выполнено подключение полярностей.

В случае настройки LED-ленты с поддержкой технологии RGB сначала нужно подключить блок питания к конвертору и только потом светодиоды. Не стоит забывать о соответствии цвета кабеля ленты клемме на конвертере.

Итог

Как видите, выбор и подключение блока питания к видеокамере или светодиодной ленте — это не так страшно, как кажется. Главное — быть внимательным и лучше несколько раз проверить все расчеты.

Регулируемый двухполярный источник питания | АО Созвездие

О том, что такое двухполярное питание – написаны целые трактаты, от 2 абзацев до статьи длинной в 40 листов, поэтому мы не будем расписывать здесь эти подробности, отметим лишь самые важные моменты. Данный тип питания чаще всего применяется измерительной технике и различной аналоговой аппаратуре, особенно в аудио и видео – причина этого довольно проста: многие сигналы, которые надо измерять и обрабатывать имеют не только положительное значение, но и отрицательное, в соответствии с порождающим их неэлектрическим физическим явлением. Ярким примером такого явления являются звуковые волны, которые раскачивают мембрану динамического микрофона, порождая в катушке ток, направление которого показывает положение этой самой мембраны относительно точки покоя. Следовательно, схема обработки такого сигнала должна нормально работать при любом знаке напряжения на входе. Таких схем реализовано огромное множество, но многим из них требуется двухполярное питание.

Опять же, существует огромное количество всевозможных схем для получения двухполярного питания — от примитивных, до весьма нестандартных, использующих совершенно неочевидные схемотехнические решения. Рассматривать преимущества абстрактных схем и решений, вних примененных, можно бесконечно долго, а наилучшего варианта попросту не существует, т.к. в каждом конкретном случае существуют определенные требования (в том числе и наличие необходимых компонентов на текущий момент времени), которые и определяют конечный вариант сборки устройства.

Выбор схемы двухполярного источника питания

С учетом вышеизложенного, соберем небольшой регулируемый стабилизированный двухполярный источник питания для использования в лабораторных условиях при наладке маломощных усилителей низкой частоты, измерительных схем, содержащих в себе операционные усилители, и других устройств, по тем или иным причинам требующих двухполярного питания. Добавим, что данный источник должен иметь низкий уровень собственных шумов и как можно более низкую пульсацию выходного напряжения. Дополнительно требуется, чтобы он был достаточно надежным и мог пережить подключение к нему некорректно собранного устройства. Также хотелось бы сделать его в виде универсального модуля, который можно было бы использовать для быстрого макетирования новых конструкций или временно установить его в устройство, для которого еще не изготовлен окончательный вариант блока питания. Определив ТЗ можно перейти к подбору схемы будущего устройства.

Все схемы преобразователей однополярного питания в двухполярное, наподобие приведенных на Рис. 1, мы не рассматриваем, т.к. их применение возможно только со строго определенной нагрузкой. Так, например, в случае возникновения короткого замыкания в цепи, подключенной к одному из плеч – возникнет непредсказуемый перекос напряжений или токов, который в свою очередь может привести к выходу из строя и источника, и исследуемой схемы.

Рис. 1 — Неподходящие схемы преобразователей

Отличнейшая схема преобразования однополярного питания в двухполярное, но, увы, без регулировки выходного напряжения приведена в журнале «Радиоаматор» № 6 за 1999 год:

Рис. 2 — Схема преобразования однополярного питания в двухполярное без регулировки выходного напряжения

В экстренных случаях можно смело рекомендовать ее к повторению, но для нашей задачи она не подходит.

Сразу же отбросим идею простого импульсного источника, т.к. при использовании простейших схем, которые содержат минимальный набор компонентов – источник получается очень шумным, т.е. на выходе у него присутствует довольно много шумов и разного рада помех, от которых не так-то просто избавиться.

Рис. 3 — Схема из книги «500 схем для радиолюбителей. Источники питания», автор А.П. Семьян

При этом для питания УНЧ на микросхеме TDA – это отличный вариант, а вот для микрофонного усилителя с большим коэффициентом усиления – уже не очень. К тому же, все равно придется делать отдельные узлы стабилизации и защиты от короткого замыкания. Хотя, если бы нам требовался источник мощностью от 150 Вт и более – построение импульсного блока питания с регулировкой, хорошей фильтрацией и встроенной защитой стало бы превосходным, да к тому же, экономически выгодным решением.

Самым простым и надежным решением для нашей задачи будет использование трансформатора мощностью около 30 Вт с двумя обмотками или обмоткой с отводом от средней точки. Данные трансформаторы широко распространены на рынке, их легко найти в отжившей свой век аппаратуре, а в крайнем случае всегда можно домотать дополнительную обмотку на имеющийся в данный момент в наличии.

Рис. 4 — Трансформаторы

Так как нам нужен стабилизированный источник, то соответственно после трансформатора и диодного моста нам нужен некий регулируемый блок стабилизации напряжения с защитой от короткого замыкания (хотя защиту от замыкания можно добавить и после).

Следующим шагом бракуем все варианты стабилизаторов, собранные на дискретных элементах и состоящие из огромного числа деталей, как слишком сложные для поставленной задачи. К тому же, в подавляющем большинстве случаев они требуют тщательной настройки с подбором некоторых элементов.

Рис. 5 — Стабилизатор, собранный на дискретных элементах

Наиболее простым решением в нашем случае будет использование регулируемых линейных стабилизаторов, таких как LM317. Сразу же хочется предостеречь от в корне неверной идеи использования двух положительных стабилизаторов, включенных как показано ниже. Данная схема, хотя и может работать – функционирует некорректно и нестабильно!

Рис. 6 — Схема с использованием двух положительных стабилизаторов

Соответственно, придется использовать «комплементарный» регулируемый стабилизатор LM337. Плюсом обоих стабилизаторов является встроенная защита от перегрева и короткого замыкания на выходе, а также простая схема включения и отсутствие необходимости в настройке. Подсмотреть типовую схему включения данных стабилизаторов можно в даташите от производителя:

Рис. 7 — Типовая схема включения стабилизаторов LM317-LM337

Немного доработав ее, получим итоговый вариант модуля регулируемого двухполярного источника питания, собирать который мы будем по следующей схеме:

Рис. 8 — Схема модуля регулируемого двухполярного источника питания

Схема кажется сложной из-за того, что мы отметили на ней все рекомендуемые детали обвязки, а именно шунтирующие конденсаторы и диоды, служащие для разряда емкостей. Дабы убедиться в необходимости установки большинства из них – можно снова обратиться к даташиту:

Рис. 9 — Схема обвязки из datasheet

Мы добавили еще несколько элементов, чтобы еще больше защитить наш стабилизатор и максимально сгладить все пульсации и выбросы напряжения на выходе.

Для упрощения изготовления, а именно — уменьшения количества операций, необходимых для сборки применим технологию поверхностного монтажа, т. е. все детали в нашей конструкции будут SMD. Еще одним важным моментом будет тот факт, что в нашем модуле не будет сетевого трансформатора, его мы сделаем подключаемым. Причина кроется в том, что при большой разнице между питающим и выходным напряжениями, и работе с максимальным током, разницу между подводимой и отдаваемой в нагрузку мощностями необходимо рассеивать на регулирующих элементах нашей схемы, а конкретно – на интегральных регуляторах. Максимальная рассеиваемая мощность для таких стабилизаторов и так невелика, а при использовании SMD-корпусов становится еще меньше, и в результате максимальный ток подобного стабилизатора, работающего с разницей между входным и выходным напряжениями в 20 В, легко может опуститься до 100 mA, а этого для наших задач уже недостаточно. Решить эту проблему можно уменьшив разницу между этими напряжениями, например, подключив трансформатор с напряжениями вторичных обмоток наиболее близкими к тому, которое требуется в данный момент.

Подбор компонентов

Одним из сложных моментов реализации нашей идеи внезапно оказался подбор интегральных стабилизаторов в нужном корпусе. Несмотря на то, что мне было достоверно известно об их существовании во всех возможных SMD-корпусах, просмотр даташитов различных производителей не позволял найти точной маркировки, а поиск по параметрам у нескольких глобальных поставщиков показывал лишь отдельные варианты, и чаще всего различных производителей. В итоге, искомая комбинация в корпусах SOT-223, к тому же из одной серии, обнаружилась на сайте Texas Instruments: LM337IMP и LM317EM:

Рис. 10 — Интегральные стабилизаторы LM337IMP и LM317EM

Стоит отметить, что различных пар, состоящих из разнополярных стабилизаторов напряжения можно подобрать великое множество, однако производителем рекомендована пара из стабилизаторов одной серии. Оба стабилизатора обеспечивают максимальный ток до 1 A при разнице между входным и выходным напряжением до 15 В включительно, однако номинальным током, при котором стабилизатор гарантированно не уходит в защиту по перегреву можно считать 0,5-0,8 А. Тока в 500 mA в тех приложениях, для которых мы строим данный стабилизатор более чем достаточно, поэтому будем считать задачу по подбору стабилизаторов выполненной.

Перейдем к остальным компонентам.

Рис. 11 — Компоненты для сборки регулятора

Диодный мост – любой, с номинальным током 1-2 А. на напряжение не менее 50 В, мы использовали DB155S.

Электролитические конденсаторы в данной схеме применимы практически любые, с небольшим запасом по напряжению. Подбор осуществляется исходя из следующих соображений: так как размах питающего напряжения, которое нам требуется не превышает 15 В, а рекомендуемый максимум для стабилизаторов составляет 20 В – конденсаторы на 25 В имеют запас минимум в 25%. Все электролитические конденсаторы необходимо зашунтировать пленочными или керамическими с номиналами согласно схемы, на напряжение не менее 25 В. Мы использовали типоразмер 0805 и тип диэлектрика X7R (можно применить NP0, а Z5U или Y5V – не рекомендуются из-за плохих ТКС и ТКЕ, хотя в отсутствие альтернативы – подойдут и такие).

Резисторы постоянного номинала – любые, в делителе напряжения, отвечающем за напряжение стабилизации лучше применить более точные, с допуском в 1%. Типоразмер всех резисторов -1206, исключительно для удобства монтажа, однако можно смело применять 0805. Подстроечный резистор номиналом в 100 Ом – многооборотный, для точной регулировки (используется 3224W-1-101E). Резистор, применяющийся для регулировки выходного напряжения — номиналом в 5 КОм, любой имеющийся, мы взяли 3314G-1-502E под отвертку, но можно применить и переменный резистор для монтажа на корпус, соединив его с платой стабилизатора проводами. Диоды желательно применять быстродействующие, на ток не мене 1 А и напряжение от 50 В, например HS1D.

Светодиодный индикатор включения рассчитан по следующему принципу: ток через стабилитрон при самом большом напряжении на входе не должен превысить 40 mA, при подаче на вход напряжения до 30 В, номинал токоограничивающего резистора будет равен 750 Ом, для надежности лучше применить 820 Ом. Подавать на стабилизаторы напряжение меньше чем 8 В на плечо бессмысленно (т.к. во внутренней структуре микросхемы присутствуют стабилитроны на 6,3 В), таким образом при напряжении в 16 В ток через стабилитрон будет составлять 20 mA, а через подключенный параллельно ему светодиод – порядка 8 mA, чего будет достаточно для свечения SMD-светодиода. Стабилитрон любой, на напряжение стабилизации 3,3 В (применен DL4728A), и соответственно токоограничивающий резистор для светодиода в 150 Ом для обеспечения его продолжительной работы при максимальном токе через стабилитрон.

Изготовление устройства

Рисуем печатную плату нашего устройства, особое внимание обращая на контактные площадки для крупных SMD-конденсаторов. С ними может возникнуть следующее затруднение – базово они предназначены для пайки в печи, т.е. припаять их снизу, особенно маломощным паяльником довольно сложно, однако выводы конденсатора доступны сбоку и можно прочно припаять его при условии, что толщина подходящих к нему дорожек будет достаточной для обеспечения механической прочности соединения. Также, немаловажным является тот факт, что положительный и отрицательный стабилизаторы имеют разную цоколевку, т.е. просто отзеркалить одну половину печатной платы при разводке не получится.

Рисунок печатной платы переносим на предварительно подготовленный кусок фольгированного стеклотекстолита, и отправляем его травиться в раствор персульфата аммония (или другого подобного реагента на ваш выбор).

Рис. 12 — Плата с перенесенным рисунком и процесс травления

После того как плата была вытравлена, удаляем защитное покрытие и наносим на дорожки флюс, лудим их для защиты меди от окисления, после чего начинаем припаивать компоненты, начиная с наименьшего по высоте. Особых проблем возникнуть не должно, а к возможным трудностям с SMD-электролитами мы подготовились заранее.

Рис. 13 — Плата после травилки + наносим флюс + лужение

После того как все компоненты припаяны, а плата омыта от флюса необходимо подстроечным резистором в 100 Ом отрегулировать напряжение на отрицательном плече, чтобы оно совпало с напряжением на положительном плече.

Рис. 14 — Готовая плата

Рис. 15 — Регулировка напряжения на отрицательном плече

Испытания собранного устройства

Подключим к нашему стабилизатору трансформатор и попробуем нагрузить оба его плеча, и каждое из плеч независимо друг от друга, попутно контролируя токи и напряжение на выходах.

Рис. 16 — Первое измерение

После нескольких попыток произвести измерения на максимальном токе, стало понятно, что малюсенький трансформатор не в состоянии обеспечить ток в 1,5 А, и напряжение на нем проседает больше чем на 0,5 В, поэтому схема была переключена на лабораторный источник питания, обеспечивающий ток до 5 А.

Рис. 17, 18, 19 — Дополнительные измерения

Все работает в штатном режиме. Данный регулируемый двухполярный источник питания, собранный из качественных компонентов, благодаря своей простоте и универсальности, займет достойное место в домашней лаборатории или небольшой ремонтной мастерской.

Измерения и пуско-наладочные работы проводились на базе испытательной лаборатории АО «КППС», за что им отдельное спасибо!

Схемы блока питания

Главная » Разное » Схемы блока питания

Схемы блоков питания и не только.

codegen_250.djvu — Схема БП Codegen 250w mod. 200XA1 mod. 250XA1.

codegen_300x.gif — Схема БП Codegen 300w mod. 300X.

PUh500W.pdf — Схема БП CWT Model PUh500W .

Dell-145W-SA145-3436.png — Схема блока питания Dell 145W SA145-3436

Dell-160W-PS-5161-7DS.pdf — Схема блока питания Dell 160W PS-5161-7DS

Dell_PS-5231-2DS-LF.pdf — Схема блока питания Dell 230W PS-5231-2DS-LF (Liteon Electronics L230N-00)

Dell_PS-5251-2DFS.pdf — Схема блока питания Dell 250W PS-5251-2DFS

Dell_PS-5281-5DF-LF.pdf — Схема блока питания Dell 280W PS-5281-5DF-LF модель L280P-01

Dell_PS-6311-2DF2-LF.pdf — Схема блока питания Dell 305W PS-6311-2DF2-LF модель L305-00

Dell_L350P-00. pdf — Схема блока питания Dell 350W PS-6351-1DFS модель L350P-00

Dell_L350P-00_Parts_List.pdf — Перечень деталей блока питания Dell 350W PS-6351-1DFS модель L350P-00

deltadps260.ARJ — Схема БП Delta Electronics Inc. модель DPS-260-2A.

delta-450AA-101A.pdf — Схема блока питания Delta 450W GPS-450AA-101A

delta500w.zip — Схема блока питания Delta DPS-470 AB A 500W

DTK-PTP-1358.pdf — Схема блока питания DTK PTP-1358.

DTK-PTP-1503.pdf — Схема блока питания DTK PTP-1503 150W

DTK-PTP-1508.pdf — Схема блока питания DTK PTP-1508 150W

DTK-PTP-1568.pdf — Схема БП DTK PTP-1568 .

DTK-PTP-2001.pdf — Схема БП DTK PTP-2001 200W.

DTK-PTP-2005.pdf — Схема БП DTK PTP-2005 200W.

DTK PTP-2007 .png — Схема БП DTK Computer модель PTP-2007 (она же – MACRON Power Co. модель ATX 9912)

DTK-PTP-2007.pdf — Схема БП DTK PTP-2007 200W.

DTK-PTP-2008.pdf — Схема БП DTK PTP-2008 200W.

DTK-PTP-2028.pdf — Схема БП DTK PTP-2028 230W.

DTK_PTP_2038.gif — Схема БП DTK PTP-2038 200W.

DTK-PTP-2068.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2068 200W

DTK-PTP-3518.pdf — Схема БП DTK Computer model 3518 200W.

DTK-PTP-3018.pdf — Схема БП DTK DTK PTP-3018 230W.

DTK-PTP-2538.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2538 250W

DTK-PTP-2518.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2518 250W

DTK-PTP-2508.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2508 250W

DTK-PTP-2505.pdf — Схема блока питания DTK PTP-2505 250W

EC mod 200x (.png) — Схема БП EC model 200X.

FSP145-60SP.GIF — Схема БП FSP Group Inc. модель FSP145-60SP.

fsp_atx-300gtf_dezhurka.gif — Схема источника дежурного питания БП FSP Group Inc. модель ATX-300GTF.

fsp_600_epsilon_fx600gln_dezhurka. png — Схема источника дежурного питания БП FSP Group Inc. модель FSP Epsilon FX 600 GLN.

green_tech_300.gif — Схема БП Green Tech. модель MAV-300W-P4.

HIPER_HPU-4K580.zip — Схемы блока питания HIPER HPU-4K580 . В архиве — файл в формате SPL (для программы sPlan) и 3 файла в формате GIF — упрощенные принципиальные схемы: Power Factor Corrector, ШИМ и силовой цепи, автогенератора. Если у вас нечем просматривать файлы .spl , используйте схемы в виде рисунков в формате .gif — они одинаковые.

iwp300a2.gif — Схемы блока питания INWIN IW-P300A2-0 R1.2.

IW-ISP300AX.gif — Схемы блока питания INWIN IW-P300A3-1 Powerman.
Наиболее распространенная неисправность блоков питания Inwin, схемы которых приведены выше — выход из строя схемы формирования дежурного напряжения +5VSB ( дежурки ). Как правило, требуется замена электролитического конденсатора C34 10мкФ x 50В и защитного стабилитрона D14 (6-6. 3 V ). В худшем случае, к неисправным элементам добавляются R54, R9, R37, микросхема U3 ( SG6105 или IW1688 (полный аналог SG6105) ) Для эксперимента, пробовал ставить C34 емкостью 22-47 мкФ — возможно, это повысит надежность работы дежурки.

IP-P550DJ2-0.pdf — схема блока питания Powerman IP-P550DJ2-0 (плата IP-DJ Rev:1.51). Имеющаяся в документе схема формирования дежурного напряжения используется во многих других моделях блоков питания Power Man (для многих блоков питания мощностью 350W и 550W отличия только в номиналах элементов ).

JNC_LC-B250ATX.gif — JNC Computer Co. LTD LC-B250ATX

JNC_SY-300ATX.pdf — JNC Computer Co. LTD. Схема блока питания SY-300ATX

JNC_SY-300ATX.rar — предположительно производитель JNC Computer Co. LTD. Блок питания SY-300ATX. Схема нарисована от руки, комментарии и рекомендации по усовершенствованию.

KME_pm-230.GIF — Схемы блока питания Key Mouse Electroniks Co Ltd модель PM-230W

L & C A250ATX (. png) — Схемы блока питания L & C Technology Co. модель LC-A250ATX

LiteOn_PE-5161-1.pdf — Схема блоков питания LiteOn PE-5161-1 135W.

LiteOn-PA-1201-1.pdf — Схема блоков питания LiteOn PA-1201-1 200W (полный комплект документации к БП)

LiteOn_model_PS-5281-7VW.pdf — Схема блоков питания LiteOn PS-5281-7VW 280W (полный комплект документации к БП)

LiteOn_model_PS-5281-7VR1.pdf — Схема блоков питания LiteOn PS-5281-7VR1 280W (полный комплект документации к БП)

LiteOn_model_PS-5281-7VR.pdf — Схема блоков питания LiteOn PS-5281-7VR 280W (полный комплект документации к БП)

LWT2005 (.png) — Схемы блока питания LWT2005 на микросхеме KA7500B и LM339N

M-tech SG6105 (.png) — Схема БП M-tech KOB AP4450XA.

Macrom Power ATX 9912 .png — Схема БП MACRON Power Co. модель ATX 9912 (она же – DTK Computer модель PTP-2007)

Maxpower 230W (.png) — Схема БП Maxpower PX-300W

MaxpowerPX-300W. GIF — Схема БП Maxpower PC ATX SMPS PX-230W ver.2.03

PowerLink LP-J2-18 (.png) — Схемы блока питания PowerLink модель LP-J2-18 300W.

Power_Master_LP-8_AP5E.gif — Схемы блока питания Power Master модель LP-8 ver 2.03 230W (AP-5-E v1.1).

Power_Master_FA_5_2_v3-2.gif — Схемы блока питания Power Master модель FA-5-2 ver 3.2 250W.

microlab350w.pdf — Схема БП Microlab 350W

microlab_400w.pdf — Схема БП Microlab 400W

linkworld_LPJ2-18.GIF — Схема БП Powerlink LPJ2-18 300W

Linkword_LPK_LPQ.gif — Схема БП Powerlink LPK, LPQ

PE-050187 — Схема БП Power Efficiency Electronic Co LTD модель PE-050187

ATX-230.pdf — Схема БП Rolsen ATX-230

SevenTeam_ST-200HRK.gif — Схема БП SevenTeam ST-200HRK

SevenTeam_ST-230WHF (.png) — Схема БП SevenTeam ST-230WHF 230Watt

SevenTeam ATX2 V2 на TL494 (. png) — Схема БП SevenTeam ATX2 V2

hpc-360-302.zip — Схема БП SIRTEC INTERNATIONAL CO. LTD. HPC-360-302 DF REV:C0 заархивированный документ в формате .PDF

hpc-420-302.pdf — Схема блока питания Sirtec HighPower HPC-420-302 420W

HP-500-G14C.pdf — Схема БП Sirtec HighPower HP-500-G14C 500W

cft-850g-df_141.pdf — Схема БП SIRTEC INTERNATIONAL CO. LTD. NO-672S. 850W. Блоки питания линейки Sirtec HighPower RockSolid продавались под маркой CHIEFTEC CFT-850G-DF.

SHIDO_ATX-250.gif — Схемы блока питания SHIDO модель LP-6100 250W.

SUNNY_ATX-230.png — Схема БП SUNNY TECHNOLOGIES CO. LTD ATX-230

s_atx06f.png — Схема блока питания Utiek ATX12V-13 600T

Wintech 235w (.png) — Схема блока питания Wintech PC ATX SMPS модель Win-235PE ver.2.03

Схемы блоков питания для ноутбуков.

EWAD70W_LD7552.png — Схема универсального блока питания 70W для ноутбуков 12-24V, модель SCAC2004, плата EWAD70W на микросхеме LD7552.

KM60-8M_UC3843.png — Схема блока питания 60W 19V 3.42A для ноутбуков, плата KM60-8M на микросхеме UC3843.

ADP-36EH_DAP6A_DAS001.png — Схема блока питания Delta ADP-36EH для ноутбуков 12V 3A на микросхеме DAP6A и DAS001.

LSE0202A2090_L6561_NCP1203_TSM101.png — Схема блока питания Li Shin LSE0202A2090 90W для ноутбуков 20V 4.5A на микросхеме NCP1203 и TSM101, АККМ на L6561.

ADP-30JH_DAP018B_TL431.png — Схема блока питания ADP-30JH 30W для ноутбуков 19V 1.58A на микросхеме DAP018B и TL431.

ADP-40PH_2PIN.jpg — Схема блока питания Delta ADP-40PH ABW

Delta-ADP-40MH-BDA-OUT-20V-2A.pdf — Ещё один вариант схемы блока питания Delta ADP-40MH BDA на чипах DAS01A и DAP8A.

PPP009H-DC359A_3842_358_431.png — Схема блока питания HP Compaq CM-0K065B13-LF 65W для ноутбуков 18.5V 3.5A, модель PPP009H-DC359A на микросхемах UC3842 и LM358.

NB-90B19-AAA.jpg — Схема блока питания NB-90B19-AAA 90W для ноутбуков 19V 4.74A на TEA1750.

PA-1121-04.jpg — Схема блока питания LiteOn PA-1121-04CP на микросхеме LTA702.

Delta_ADP-40MH_BDA.jpg — Схема блока питания Delta ADP-40MH BDA (Part No:S93-0408120-D04) на микросхеме DAS01A, DAP008ADR2G.

LiteOn_LTA301P_Acer.jpg — Схема блока питания LiteOn 19V 4.74A на LTA301P, 103AI, PFC на микросхемах TDA4863G/FAN7530/L6561D/L6562D.

ADP-90SB_BB_230512_v3.jpg — Схема блока питания Delta ADP-90SB BB AC:110-240v DC:19V 4.7A на микросхеме DAP6A, DSA001 или TSM103A

Delta-ADP-90FB-EK-rev.01.pdf — Схема блоков питания Delta ADP-90FB AC:100-240v DC:19V 4.74A на микросхеме L6561D013TR, DAP002TR и DAS01A.

PA-1211-1.pdf — Схема блока питания LiteOn PA-1211-1 на LM339N, L6561, UC3845BN, LM358N.

Li-Shin-LSE0202A2090.pdf — Схема блоков питания Li Shin LSE0202A2090 AC:100-240v DC:20V 4.5A 90W на микросхемах L6561, NCP1203-60 и TSM101.

GEMBIRD-model-NPA-AC1.pdf — Схема универсального блока питания Gembird NPA-AC1 AC:100-240v DC:15V/16V/18V/19V/19.5V/20V 4.5A 90W на микросхеме LD7575 и полевом транзисторе MDF9N60.

ADP-60DP-19V-3.16A. pdf — Схема блоков питания Delta ADP-60DP AC:100-240v DC:19V 3.16A на микросхеме TSM103W (он же M103A) и I6561D.

Delta-ADP-40PH-BB-19V-2.1A.jpg — Схема блоков питания Delta ADP-40PH BB AC:100-240v DC:19V 2.1A на микросхеме DAP018ADR2G и полевом транзисторе STP6NK60ZFP.

Asus_SADP-65KB_B.jpg — Схема блоков питания Asus SADP-65KB B AC:100-240v DC:19V 3.42A на микросхеме DAP006 (DAP6A или NCP1200) и DAS001 (TSM103AI).

Asus_PA-1900-36_19V_4.74A.jpg — Схема блоков питания Asus PA-1900-36 AC:100-240v DC:19V 4.74A на микросхеме LTA804N и LTA806N.

Asus_ADP-90CD_DB.jpg — Схема блоков питания Asus ADP-90CD DB AC:100-240v DC:19V 4.74A на микросхеме DAP013D и полевике 11N65C3.

PA-1211-1.pdf — Схема блоков питания Asus ADP-90SB BB AC:100-240v DC:19V 4.74A на микросхеме DAP006 (она же DAP6A) и DAS001 (она же TSM103AI).

LiteOn-PA-1900-05.pdf — Схема блока питания LiteOn PA-1900/05 AC:100-240v DC:19V 4.74A на LTA301P и 103AI, транзистор PFC 2SK3561, транзистор силовой 2SK3569.

LiteOn-PA-1121-04.pdf — Схема блока питания LiteOn PA-1121-04 AC:100-240v DC:19V 6.3A на LTA702, транзистор PFC 2SK3934, транзистор силовой SPA11N65C3.

Прочее оборудование.

monpsu1.gif — типовая схема блоков питания мониторов SVGA с диагональю 14-15 дюймов.

sch_A10x.pdf — Схема планшетного компьютера («планшетника») Acer Iconia Tab A100 (A101).

HDD SAMSUNG.rar — архив с обширной подборкой документации к HDD Samsung

HDD SAMSUNG M40S — документация к HDD Samsung серии M40S на английскомязыке.

sonyps3.jpg — схема блока питания к Sony Playstation 3.

APC_Smart-UPS_450-1500_Back-UPS_250-600.pdf — инструкции по ремонту источников бесперебойного питания производства APC на русском языке. Принципиальные схемы многих моделей Smart и Back UPS.

Silcon_DP300E.zip — эксплуатационная документация на UPS Silcon DP300E производства компании APC

symmetra-re. pdf — руководство по эксплуатации UPS Symmetra RM компании APC.

symmetrar.pdf — общие сведения и руководство по монтажу UPS Symmetra RM компании APC (на русском языке).

manuals_symmetra80.pdf — эксплуатационная документация на Symmetra RM UPS 80KW, высокоэффективную систему бесперебойного питания блочной конфигурации, конструкция которой обеспечивает питание серверов высокой готовности и другого ответственного электронного оборудования.

APC-Symmetra.zip — архив с эксплуатационной документацией на Symmetra Power Array компании APC

Smart Power Pro 2000.pdf — схема ИБП Smart Power Pro 2000.

BNT-400A500A600A.pdf — Схема UPS Powercom BNT-400A/500A/600A.

ml-1630.zip — Документация к принтеру Samsung ML-1630

splitter.arj — 2 принципиальные схемы ADSL — сплиттеров.

KS3A.djvu — Документация и схемы для 29″ телевизоров на шасси KS3A.

Если вы желаете поделиться ссылкой на эту страницу в своей социальной сети, пользуйтесь кнопкой «Поделиться»

Блок питания 1,5в, 3,3в, 5в, 12в, 24в, самому собрать из подручных деталей мощный блок.

Схемы блоков питания. Сборка простого блока питания.

Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения.
Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории.
Блок питания 12в


 

Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений.
Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник …
Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания …
Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок ….
-Монтажная плата.
-Четыре диода 1N4001, или подобные. Мост диодный.
-Стабилизатор напряжения LM7812.
-Маломощный понижающий трансформатор на 220 в, вторичная обмотка должна иметь 14В — 35В переменного напряжения, с током нагрузки от 100 мА до 1А, в зависимости от того какую мощность необходимо получить на выходе.
-Электролитический конденсатор емкостью 1000мкФ — 4700мкФ.
-Конденсатор емкостью 1uF.
-Два конденсатора емкостью 100nF.
-Обрезки монтажного провода.
-Радиатор, при необходимости.
Если необходимо получить максимальную мощность от источника питания, для этого необходимо подготовить соответствующий трансформатор, диоды и радиатор для микросхемы.
Шаг 2: Инструменты ….
Для изготовления блока необходимы инструменты для монтажа:
-Паяльник или паяльная станция
-Кусачки
-Монтажный пинцет
-Кусачки для зачистки проводов
-Устройство для отсоса припоя.
-Отвертка.
И другие инструменты, которые могут оказаться полезными.
Шаг 3: Схема и другие …


 

Для получения 5 вольтового стабилизированного питания, можно заменить стабилизатор LM7812 на LM7805.
Для увеличения нагрузочной способности более 0,5 ампер, понадобится радиатор для микросхемы, в противном случае он выйдет из строя от перегрева.
Однако, если необходимо получить несколько сотен миллиампер (менее, чем 500 мА) от источника, то можно обойтись без радиатора, нагрев будет незначительным.
Кроме того, в схему добавлен светодиод, чтобы визуально убедиться, что блок питания работает, но можно обойтись и без него.

 

Блок питания 12в 30а

Схема блока питания 12в 30А.
При применении одного стабилизатора 7812 в качестве регулятора напряжения и нескольких мощных транзисторов, данный блок питания способен обеспечить выходной ток нагрузки до 30 ампер.
Пожалуй, самой дорогой деталью этой схемы является силовой понижающий трансформатор. Напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть на несколько вольт больше, чем стабилизированное напряжение 12в, чтобы обеспечить работу микросхемы. Необходимо иметь в виду, что не стоит стремиться к большей разнице между входным и выходным значением напряжения, так как при таком токе теплоотводящий радиатор выходных транзисторов значительно увеличивается в размерах.
В трансформаторной схеме применяемые диоды должны быть рассчитаны на большой максимальный прямой ток, примерно 100А. Через микросхему 7812 протекающий максимальный ток в схеме не составит больше 1А.
Шесть составных транзисторов Дарлингтона типа TIP2955 включенных параллельно, обеспечивают нагрузочный ток 30А (каждый транзистор рассчитан на ток 5А), такой большой ток требует и соответствующего размера радиатора, каждый транзистор пропускает через себя одну шестую часть тока нагрузки.
Для охлаждения радиатора можно применить небольшой вентилятор.
Проверка блока питания
При первом включении не рекомендуется подключать нагрузку. Проверяем работоспособность схемы: подсоединяем вольтметр к выходным клеммам и измеряем величину напряжения, оно должно составлять 12 вольт, или значение очень близко к нему. Далее подключаем нагрузочный резистор 100 Ом, мощностью рассеивания 3 Вт, или подобную нагрузку — типа лампы накаливания от автомобиля. При этом показание вольтметра не должно изменяться. Если на выходе отсутствует напряжение 12 вольт, отключите питание и проверьте правильность монтажа и исправность элементов.
Перед монтажом проверьте исправность силовых транзисторов, так как при пробитом транзисторе напряжение с выпрямителя прямиком попадает на выход схемы. Чтобы избежать этого, проверьте на короткое замыкание силовые транзисторы, для этого измерьте мультиметром по раздельности сопротивление между коллектором и эмиттером транзисторов. Эту проверку необходимо провести до монтажа их в схему.

Блок питания 3 — 24в

Схема блока питания выдает регулируемое напряжение в диапазоне от 3 до 25 вольт,  при токе максимальной нагрузки до 2А, если уменьшить токоограничительный резистор 0,3 ом, ток может быть увеличен до 3 ампер и более.
Транзисторы 2N3055 и 2N3053 устанавливаются на соответствующие радиаторы, мощность ограничительного резистора должно быть не менее 3 Вт. Регулировка напряжения контролируется ОУ LM1558 или 1458. При использовании ОУ 1458 необходимо заменить элементы стабилизатора, подающие напряжение с вывода 8 на 3 ОУ с делителя на резисторах номиналом 5. 1 K.
Максимальное постоянное напряжение для питания ОУ 1458 и 1558 36 В и 44 В соответственно. Силовой трансформатор должен выдавать напряжение, как минимум на 4 вольт больше, чем стабилизированное выходное напряжение. Силовой трансформатор в схеме имеет на выходе напряжение 25.2 вольт переменного тока с отводом посредине. При переключении обмоток выходное напряжение уменьшается до 15 вольт.

Схема блока питания на 1,5 в

Схема блока питания для получения напряжения 1,5 вольта, используется понижающий трансформатор, мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром и микросхема LM317.

Схема регулируемого блока питания от 1,5 до 12,5 в

Схема блока питания с регулировкой выходного напряжения для получения напряжения от 1,5 вольта до 12,5 вольт, в качестве регулирующего элемента применяется микросхема LM317. Ее необходимо установить на радиатор, на изолирующей прокладке для исключения замыкания на корпус.

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением напряжением 5 вольт или 12 вольт. В качестве активного элемента применяется микросхема LM 7805, LM7812 она устанавливается на радиатор для охлаждения нагрева корпуса. Выбор трансформатора приведен слева на табличке. По аналогии можно выполнить блок питания и на другие выходные напряжения.

Схема блока питания мощностью 20 Ватт с защитой

Схема предназначена для небольшого трансивера самодельного изготовления, автор DL6GL. При разработке блока ставилась задача иметь КПД не менее 50%, напряжение питания номинальное 13,8V, максимум 15V, на ток нагрузки 2,7а.
По какой схеме: импульсный источник питания или линейный?
Импульсные блоки питания получается малогабаритный и кпд хороший, но неизвестно как поведет себя в критической ситуации, броски выходного напряжения …
Несмотря на недостатки выбрана схема линейного регулирования: достаточно объемный трансформатор, не высокий КПД, необходимо охлаждение и пр.
Применены детали от самодельного блока питания 1980-х годов: радиатор с двумя 2N3055. Не хватало еще только µA723/LM723-регулятор напряжения и несколько мелких деталей.
Регулятор напряжения напряжения собран на микросхеме µA723/LM723 в стандартная включении. Выходные транзисторы Т2, Т3 типа 2N3055 для охлаждения устанавливаются на радиаторы. При помощи потенциометра R1 устанавливается выходное напряжение в пределах 12-15V. При помощи переменного резистора R2 устанавливается максимальное падение напряжение на резисторе R7, которое составляет 0,7В (между контактами 2 и 3 микросхемы).
Для блока питания применяется тороидальный трансформатор (может быть любой по вашему усмотрению).
На микросхеме MC3423 собрана схема срабатывающая при превышении напряжения (выбросах) на выходе блока питания, регулировкой R3 выставляется порог срабатывания напряжения на ножке 2 с делителя R3/R8/R9 (2,6V опорное напряжение), с выхода 8 подается напряжение открывающее тиристор BT145, вызывающее короткое замыкание приводящее к срабатыванию предохранителя 6,3а.

Для подготовки блока питания к эксплуатации (предохранитель 6,3а пока не участвует) выставить выходное напряжение например, 12. 0В. Нагрузите блок нагрузкой, для этого можно подключить галогенную лампу 12В/20W. R2 настройте, что бы падение напряжение было 0,7В (ток должен быть в пределах 3,8А 0,7=0,185Ωх3,8).
Настраиваем срабатывание защиты от перенапряжения, для этого плавно выставляем выходное напряжение 16В и регулируем R3 на срабатывание защиты. Далее выставляем выходное напряжение в норму и устанавливаем предохранитель (до этого ставили перемычку).
Описанный блок питания можно реконструировать для более мощных нагрузок, для этого установите более мощный трансформатор, дополнительно транзисторы, элементы обвязки, выпрямитель по своему усмотрению.

Самодельный блок питания на 3.3v

Если необходим мощный блок питания, на 3,3 вольта, то его можно изготовить, переделав старый блок питания от пк или используя выше приведенные схемы. К примеру, в схема блока питания на 1,5 в заменить резистор 47 ом большего номинала, или поставить для удобства потенциометр, отрегулировав на нужное напряжение.

Трансформаторный блок питания на КТ808

У многих радиолюбителей остались старые советские радиодетали, которые валяются без дела, но которые можно с успехом применить и они верой и правдой вам долго будут служить, одна из известных схем UA1ZH, которая гуляет по просторам интернета. Много копий и стрел сломано на форумах при обсуждении, что лучше полевой транзистор или обычный кремниевый или германиевый, какую температуру нагрева кристалла они выдержат и кто из них надежнее?
У каждой стороны свои доводы, ну а вы можете достать детали и смастерить еще один несложный и надежный блок питания. Схема очень простая, защищена от перегрузки по току и при параллельном включении трех КТ808 может выдать ток 20А, у автора использовался такой блок при 7 параллельных транзисторов и отдавал в нагрузку 50А, при этом емкость конденсатора фильтра была 120 000 мкф, напряжение вторичной обмотки 19в. Необходимо учитывать, что контакты реле должны коммутировать такой большой ток.

При условии правильного монтажа, просадка выходного напряжения не превышает 0.1 вольта

Блок питания на 1000в, 2000в, 3000в

Если нам необходимо иметь источник постоянного напряжения на высокое напряжение для питания лампы выходного каскада передатчика, что для этого применить? В интернете имеется много различных схем блоков питания на 600в, 1000в, 2000в, 3000в.
Первое: на высокое напряжение используют схемы с трансформаторов как на одну фазу, так и на три фазы (если имеется в доме источник трехфазного напряжения).
Второе: для уменьшения габаритов и веса используют бестрансформаторную схему питания, непосредственно сеть 220 вольт с умножением напряжения. Самый большой недостаток этой схемы — отсутствует гальваническая развязка между сетью и нагрузкой, как выход подключают данный источник напряжения соблюдая фазу и ноль.

В схеме имеется повышающий анодный трансформатор Т1 (на нужную мощность, к примеру 2500 ВА, 2400В, ток 0,8 А ) и понижающий накальный трансформатор Т2 — ТН-46, ТН-36 и др. Для исключения бросков по току при включении и защите диодов при заряде конденсаторов, применяется включение через гасящие резисторы R21 и R22.
Диоды в высоковольтной цепи зашунтированы резисторами с целью равномерного распределения Uобр. Расчет номинала по формуле R(Ом)=PIVх500. С1-С20 для устранения белого шума и уменьшения импульсных перенапряжений. В качестве диодов можно использовать и мосты типа KBU-810 соединив их по указанной схеме и, соответственно, взяв нужное количество не забывая про шунтирование.
R23-R26 для разряда конденсаторов после отключения сети. Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных конденсаторах параллельно ставятся выравнивающие резисторы, которые рассчитываются из соотношения на каждые 1 вольт приходится 100 ом, но при высоком напряжении резисторы получаются достаточно большой мощности и здесь приходится лавировать, учитывая при этом, что напряжение холостого хода больше на 1,41.

Еще по теме

Трансформаторный блок питания 13,8 вольта 25 а для КВ трансивера своими руками.
Трансформаторный блок питания
Ремонт и доработка китайского блока питания для питания адаптера.
Доработка блока питания

Схемы блоков питания

Схемы. Самодельный блок питания на 1,5 вольта, 3 вольта, 5 вольт, 9 вольт, 12 вольт, 24 вольта. Стабилизатор 7812, 7805

Схемы компьютерных блоков питания ATX Codegen JNS KME FSP Sunny Colors It PowerMaster InWin PowerMan Hiper Microlab Antech MaxPower Green Tech = Электроника и Медтехника

Наименование	Формат	Размер, кБ
Схема блока питания LC-250 ATX ch. 200-ATX ver. 2.02B фирмы JNC Computer Co. Основной источник: ШИМ DBL494, супервайзер LM339N, 3,3 В — A431 и магнитный стабилизатор Источник дежурного питания +5V SB (дежурка): Высоковольтный ключ KSC5027 и стабилизатор 7805	GIF	110
Схема блока питания LC-B250ATX ch. Y-B200-ATX ver. 2.9 фирмы JNC Computer Co. Основной: ШИМ и супервайзер 2003, 3,3 В — магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — SSS2N60A, оптрон 1010, стабилизатор AZ431	GIF	103
Схема блоков питания 200XA1 и 250XA1 ch. CG-07A и CG-11 фирмы Codegen Основной: ШИМ KA7500B, супервайзер A6393D или KIA393P, 3,3 В — отдельный выпрямитель Дежурка: Высоковольтный ключ и стабилизатор 7805	GIF	103
Схема источника +5V SB блока питания SY-300ATX ch. Y-B2002 ATX ver 1,0 Основной: Дежурка: Высоковольтный ключ — BV-1 501, оптрон 817, стабилизатор 431	GIF	30
Схема источника +5V SB блока питания KME PX-230W ATX ch. KME-08-3A1 Основной: Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC5353, стабилизатор 7805	GIF	24
Схема платы RD-DW-P009B источника +5V SB блока питания EN-8156901 model SFX-2015 (150W) Основной: Дежурка: Высоковольтный ключ — TFK617 BUF640, оптрон PC817, стабилизатор 431P	GIF	21
Схема источника +5V SB блока питания 300X ch. CG-13c фирмы Codegen Основной: Дежурка: Высоковольтный ключ — SSS2N60B, оптрон PC817, стабилизатор TL431-A	GIF	72
Статья о ремонте компьютерных блоков питания ATX (Ver. 1.0)	HTML	18
Транзисторы, применяемые в компьютерных блоках питания	HTML	28
Микросхемы, применяемые в компьютерных блоках питания	HTML	23
Импульсные блоки питания для IBM PC В книге рассматриваются вопросы схемотехники, принципа работы, методика диагностики и ремонта компьютерных источников питания ATX	DJVU	2910
Блоки питания для системных модулей IBM PC XT AT В книге освещаются вопросы схемотехники, принципа работы компьютерных источников питания на микросхеме TL494. Особое внимание уделяется вопросам поиска неисправностей и регулировке компьютерных блоков питания.	DJVU	900
Источники питания ПК и периферии (часть 1) Подробно разобраны принципы работы отдельных узлов источников питания, алгоритмы и методики поиска неисправностей, типовые неисправности блоков питания компьютеров, мониторов и др. Рассматриваются вопросы построения качественных и энергоэффективных систем электропитания вычислительной техники.	RAR+DJVU	4000
Источники питания ПК и периферии (часть 2)	RAR+DJVU	4000
Источники питания ПК и периферии (часть 3)	RAR+DJVU	3627
Статья о методике доработки компьютерных блоков питания ATX, модернизация, повышение надежности, способы снижения помех и пульсаций	HTML	25
Схемы блоков питания ATX
Классическая схема блока питания ATX на TL494 и LM393, использованная фирмой Rolsen Основной: ШИМ TL494, супервайзер LM393, 3,3 В — TL431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC3457, стабилизатор 7805	GIF	57
Схема PowerMaster модель LP-8 v. 2.03 230W (AP-5-E v. 1.1), и FA-5-2 PCB FA_5-F v. 3.2 Основной: ШИМ TL494, супервайзер на дискретных транзисторах, 3,3 В — линейный регулятор на SPF36N03 или 45N03L и SP431 Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, стабилизатор 7805	GIF	159
Схема PowerMaster FA-5-2 v. 3.2 250W Основной: ШИМ TL494, супервайзер на дискретных транзисторах, 3,3 В — линейный регулятор на SPF36N03 или 45N03L и SP431 Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, оптрон PC817, стабилизатор TL431	GIF	158
Схема блока питания ATX фирмы Microlab мощностью 350W Основной: ШИМ KA7500B, супервайзер LM339, 3,3 В — KA431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, оптрон LTV817, стабилизатор KA431	PDF	44
Схема БП Microlab ATX-5400X мощностью 400W Основной: ШИМ KA7500B, супервайзер LM339, 3,3 В — KA431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, оптрон LTV817, стабилизатор KA431	PDF	43
Схема SevenTeam ST-200HRK Основной: ШИМ UTC51494, супервайзер LM339, 3,3 V формируется на отдельной плате ST-DD33 A60320 из источника +12V: ШИМ UC3843AN, полевой ключ 2SK1388 Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC4020, стабилизатор MC78L05ACP	GIF	184
Схема DTK PTP-2038 мощностью 250 Вт Основной: ШИМ TL494, супервайзер LM393, 3,3 V — TL431C и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC3457, стабилизатор 78L05	PNG	25
Схема Codegen ATX300W мощностью 300 Вт Основной: ШИМ KA7500B, супервайзер на дискретных транзисторах, 3,3 V линейный параметрический стабилизатор на 40N03P и TL431 Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой SSP2N60B, оптрон 817B, стабилизатор TL431	GIF	229
Схема блока питания 330U фирмы Nuitek (COLORS iT) Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, 3,3 V — стабилизатор линейный параметрический на полевике 7030 Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой SSS2N60, ШИМ на TDA865, оптрон PC817B	GIF	319
Схема блока питания 350T Фирмы Nuitek (COLORS iT) Основной: ШИМ на IC3842, супервайзер на KA339, 2-х оптронах PC817, и IC431, однотактный инвертор на полевом ключе 2SK2648, 3,3 V на источнике опорного напряжения IC431, регуляторе на 2SA928 и магнитный стабилизатор на дросселе. Дежурка: ШИМ + высоковольтный полевой ключ — M605, оптрон KPC817, стабилизатор IC431	PDF	62
Схема блока питания 350U фирмы Nuitek (COLORS iT) Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, силовые ключи MJE13009, 3,3 V на 2SA733 и магнитный стабилизатор на дросселе. Дежурка: ШИМ и высоковольтный ключ на 5H0165R, оптрон KPC817	PDF	63
Схема блока питания 400T Фирмы Nuitek (COLORS iT) Основной: ШИМ на IC3842, супервайзер на KA339, 2-х оптронах PC817, и IC431, однотактный инвертор на полевом ключе 2SK1940, 3,3 V на источнике опорного напряжения IC431, регуляторе на 2SA928 и магнитный стабилизатор на дросселе. Дежурка: ШИМ + высоковольтный полевой ключ — M605, оптрон KPC817, стабилизатор IC431	PDF	62
Схема блока питания 400U фирмы Nuitek (COLORS iT) Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, силовые ключи 2SC2625, 3,3 V на 2SA733 и магнитный стабилизатор на дросселе. Дежурка: ШИМ и высоковольтный ключ на 5H0165R, оптрон KPC817	PDF	63
Схема блока питания 500T фирмы Nuitek (COLORS iT) Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, 3,3 V на 2SA733 и магнитный стабилизатор на дросселе. Дежурка: ШИМ и высоковольтный ключ на 5H0165R, оптрон KPC817	PDF	64
Схема блока питания 600T фирмы Nuitek (COLORS iT) Основной: ШИМ на UC3843, супервайзер — WT7525, силовые ключи 2SK2082, оптрон PC817, 3,3 V на источнике опорного напряжения TL431, регуляторе 2SB772, магнитный стабилизатор на дросселе Дежурка: ШИМ и высоковольтный ключ на ICE3B0365, оптрон KPC817, источник опорного напряжения TL431	PDF	49
Схема FSP145-60SP от Fortron Source Основной: ШИМ и супервайзер на KA3511 на отдельной плате, 3,3 V — KA431 и магнитный стабилизатор Дежурка: ШИМ с высоковольтным ключом на KA1H0165R, оптрон 817, стабилизатор KA431	GIF	48
Схема БП ATX-200W, ATX-250W, ATX-300W от Alim Основной: ШИМ на TL494C, супервайзер на дискретных элементах, 3,3 V — источник опорного напряжения на TL431, регулятор 2SA1015 и магнитный стабилизатор на дросселе Дежурка: Преобразователь на высоковольтном ключе на 2SC3150, стабилизатор 7805	PDF	395
Схема InWin IW-ISP300A3-1 PowerMan с корректором фактора мощности Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105D, 3,3 V — магнитный стабилизатор, noise killer (регулятор скорости вращения вентилятора) на отдельной плате GDD-002 на LM358 Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой 02N60P, оптрон PC817C	GIF	218
Схема InWin IW-P300A2-0 R1. 2 Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105D, 3,3 V — магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой SSS2N60B или SPU02N60P, оптрон CT324 или EL817	GIF	51
Схема Sirtec HPC-360-302DF rev.C0 с активным корректором фактора мощности на отдельной плате Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, 3,3 V — магнитный стабилизатор, noise killer (управление вентилятором) на отдельной плате N038052 на LM339 Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой SSP2N60B, оптрон LIV817BY Активный корректор фактора мощности (АКФМ): Контроллер — UCC3818N, высоковольтный ключ — полевой 2 x FQP9N50	PDF	176
Схема Sirtec HPC-420-302DF rev.C0 с активным корректором фактора мощности на отдельной плате Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, 3,3 V — магнитный стабилизатор, noise killer (управление вентилятором) на отдельной плате N038052 на LM339 Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой SSP2N60B, оптрон LIV817 Активный корректор фактора мощности (АКФМ): Контроллер — UCC3818N, высоковольтный ключ — полевой 2 x SPP11N60C3	PDF	182
Схема БП Delta Electronics DPS-200PB-59 Основной: ШИМ TL494, супервайзер на отдельной платеLM339D, 3,3 V на отдельной плате A431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC3457, стабилизатор 78L05	GIF	236
Схема БП Delta Electronics DPS-260-2A c активным корректором фактора мощности, схемотехнически необычная, достаточно высокого уровня качества Основной: ШИМ и АКФМ на отдельной плате DC-988 2960095601 на NE556 и ML4824-1, супервайзер на отдельной плате DC-989 2960095700 на LM339D, 2-х LM358 и TL431, однотактный инвертор на полевом ключе 2SK2611, 3,3 V на отдельной плате DC-986 2960095401 TL431 и магнитный стабилизатор Дежурка: ШИМ + высоковольтный полевой ключ — TOP200, стабилизатор PQ05RF11 АКФМ: Высоковольтный ключ — полевой 2 x IRFP450	RAR+GIF	454
Фирменная схема JNC SY-300ATX на микросхеме AT2005 Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V на микросхеме AT2005, 3,3 V — магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой KSC5027, KSC5027-1, или BV-1 501 в корпусе TO-126, оптрон 817, стабилизатор 431	PDF	55
Фирменная схема JNC LC-B250ATX на микросхеме 2003 Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V на микросхеме 2003, 3,3 V — магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой SSS2N60B, оптрон 817, стабилизатор 431	GIF	53
Схема БП фирмы JNC Основной: ШИМ TL494, супервайзер LM339, 3,3 V — TL431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, стабилизатор MC7805	GIF	123
Фирменная схема блока питания KME PM-230W Основной: ШИМ TL494, супервайзер LM393, 3,3 V линейный параметрический стабилизатор на STP40NE03L и SP431 Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, стабилизатор PJ7805	GIF	63
Фирменная оригинальная схема Sunny ATX-230. Схема сильно отличается от других блоков питания! Основной: ШИМ однотактный на UC3843, высоковольтный ключ — 2SK2545, оптрон TCET1109, стабилизатор TL431, супервайзер TPS5510P, цепь стабилизации напряжения питания ШИМ включает оптрон 817C, управляет которым супервайзер, 3,3 V — линейный параметрический стабилизатор на полевом транзисторе P3020L и TL431 Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой 2SK3067, оптрон 817C, стабилизатор TL431	GIF	53
Фирменная схема Shido ATX-250W LP-6100 Основной: ШИМ TL494, супервайзер LM339, 3,3 V — отдельный выпрямитель Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC3150, оптрон 817, стабилизатор TL431	PNG	37
Схема PowerLink LPJ2-18 мощностью 300W Основной: ШИМ и супервайзер на LPG-899, 3,3 V — TL431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, оптрон 817, стабилизатор 431	GIF	54
Схема Maxpower PX-300W Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, 3,3 V — линейный параметрический стабилизатор на полевом транзисторе P40NF03 Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, стабилизатор 7805	GIF	51
Вариант схемы на SG6105 мощностью 250 Вт Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V SG6105, 3,3 V — линейный параметрический стабилизатор на полевом транзисторе P40NE0 Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, стабилизатор 7805	GIF	47
Схема блока питания AcBel API4PC01 мощностью 400W Основной: без номиналов Дежурка: без номиналов	PNG	96
Схема блока питания AcBel API3PCD2 ATX-450P-DNSS мощностью 450W Основной: без номиналов Дежурка: без номиналов	PNG	46
Схема БП Green Tech MAV-300W-P4 Основной: ШИМ TL494, супервайзер WT7510, 3,3 V линейный параметрический стабилизатор на полевом транзисторе P45N03L Дежурка: Высоковольтный полевой ключ — PFB2N60, оптрон COSMO1010, стабилизатор TL431	GIF	203
Схема БП ATX-300P4 PFC ATX-310T v. 2.03. Корректор фактора питания пассивный Основной: ШИМ TL494, супервайзер LM339, 3,3 V — TL431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC3866, оптрон ???, стабилизатор TL431	PNG	37
Схема БП ShenZhon мощностью 350 Вт на микросхеме — супервайзере AT2005 Основной: ШИМ, супервайзер и источник опорного +3,3V на микросхеме AT2005, 3,3 V — магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — полевой KSC5027, оптрон 817, стабилизатор 431	PNG	332
Схема серии БП фирмы Linkworld мощностью 200W, 250W и 300W Основной: ШИМ TL494C, супервайзер ???, 3,3 V — TL431 и магнитный стабилизатор Дежурка: Высоковольтный ключ — 2SC3150, оптрон ???, стабилизатор 7805	PDF	395
ШИМ и высоковольтные полевые ключи БП Hiper HPU-4K580 Основной: ШИМ TL3842P, однотактный инвертор на 2-х полевых ключах 2SK2607 Дежурка:	PNG	136
Часть схемы БП IP-P350AJ2-0 мощностью 350 Вт, включающая источник дежурного напряжения +5VSB Основной: ШИМ AIC3843, супервайзер WT751002, 2 оптрона 817, однотактный инвертор на полевом ключе W12NK90Z Дежурка: ШИМ и высоковольтный ключ — ICE2A0565Z, оптрон 817, стабилизатор TL431	PNG	24
Фрагмент схемы блока питания ATX Enlight HPC-250 и HPC-350 Основной: ШИМ TL494C, супервайзер LM339, опорное — TL431 Дежурка:	GIF	266
Источник дежурного напряжения +5VSB Codegen-300W model 300X v2. 03 Основной: Дежурка: ШИМ и высоковольтный ключ — 5H0165R, оптрон LF311	GIF	40
Источник дежурного напряжения +5VSB Espada KPY-350ATX Основной: Дежурка: Высоковольтный полевой ключ — 02N60, оптрон	GIF	8
Источник дежурного напряжения +5VSB FSP ATX-300GTF Основной: Дежурка: Высоковольтный полевой ключ — 02N60, оптрон	GIF	8
Источник дежурного напряжения +5VSB FSP600 Epsilon FX600 GLN Основной: Дежурка: ШИМ и высоковольтный ключ — FSDM0265R, оптрон PC817, стабилизатор TL431	PNG	66
Часть схемы БП LEC971 мощностью 250 Вт, включающая источник дежурного напряжения +5VSB Основной: Дежурка: Высоковольтный ключ — KSC5027, стабилизатор 7805	GIF	29
Еще одна схема БП ATX Основной: ШИМ TL494 Дежурка:	BMP	391
Схемы блоков питания AT
Схема БП на TL494 и LM339 мощностью 200W	GIF	44
Схема на TL494, KA34063F и LM393	GIF	369
Схема на mPC494C и HA17339	GIF	71
Схема на TL494C	PNG	70
Схема на DBL494	PNG	177
Схема на TL494C и LM339	PNG	72
Схема Sunny CWT9200C-1 на KA7500(TL494)	PNG	50
Схема Enermax мощностью 200W	GIF	51
Схема AUVA VIP P200B мощностью 200W без номиналов	PNG	45
Схема PE-050187 от Power Efficiency Electronic Co Ltd без номиналов	PNG	51
Схема на mPC494C	GIF	89
Еще одна схема БП AT	GIF	65
Схема БП мощностью 200W	PNG	36
Схема БП мощностью 200W без номиналов	GIF	33
Схема БП без номиналов	GIF	33
Схема БП без номиналов	GIF	135
Еще одна схема БП без номиналов	GIF	31

Как устроен блок питания, который работает в каждом системнике / Хабр

Блок питания извлечён из корпуса. Пучок проводов слева подключается к компьютеру. Большой компонент посередине типа трансформатора — это фильтрующий индуктор. Кликабельно, как и все фотографии в статье

Вы когда-нибудь задумывались, что находится внутри блока питания (БП) вашего компьютера? Задача БП — преобразовать питание из сети (120 или 240 В переменного тока, AC) в стабильное питание постоянного, то есть однонаправленного тока (DC), который нужен вашему компьютеру. БП должен быть компактным и дешёвым, при этом эффективно и безопасно преобразовывать ток. Для этих целей при изготовлении используются различные методы, а сами БП внутри устроены гораздо сложнее, чем вы думаете.

В этой статье мы разберём блок стандарта ATX и объясним, как он работает¹.

Как и в большинстве современных БП, в нашем используется конструкция, известная как «импульсный блок питания» (ИБП). Это сейчас они очень дёшевы, но так было не всегда. В 1950-е годы сложные и дорогие ИБП использовались разве что в ракетах и космических спутниках с критическими требованиями к размеру и весу. Однако к началу 1970-х новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования значительно удешевили ИБП, так что их стали широко использовать в компьютерах. Сегодня вы можете за несколько долларов купить зарядное устройство для телефона с ИБП внутри.

Наш ИБП формата ATX упакован в металлический корпус размером с кирпич, из которого выходит множество разноцветных кабелей. Внутри корпуса мы видим плотно упакованные компоненты. Инженеры-конструкторы явно были озабочены проблемой компактности устройства. Многие компоненты накрыты радиаторами. Они охлаждают силовые полупроводники. То же самое для всего БП делает встроенный вентилятор. На КДПВ он справа.

Начнём с краткого обзора, как работает ИБП, а затем подробно опишем компоненты. Своеобразный «конвейер» на фотографии организован справа налево. Справа ИБП получает переменный ток. Входной переменный ток преобразуется в высоковольтный постоянный ток с помощью нескольких крупных фильтрующих компонентов. Этот постоянный ток включается и выключается тысячи раз в секунду для генерации импульсов, которые подаются в трансформатор. Тот преобразует высоковольтные импульсы в сильноточные низковольтные. Эти импульсы преобразуются в постоянный ток и фильтруются, чтобы обеспечить хорошее, чистое питание. Оно подаётся на материнскую плату, накопители и дисководы через кабели на фотографии слева.

Хотя процесс может показаться чрезмерно сложным, но большинство бытовой электроники от мобильника до телевизора на самом деле питаются через ИБП. Высокочастотный ток позволяет сделать маленький, лёгкий трансформатор. Кроме того, импульсные БП очень эффективны. Импульсы настраиваются таким образом, чтобы обеспечить только необходимую мощность, а не превращать избыточную мощность в отработанное тепло, как в линейном БП.

Первым делом входной переменный ток проходит через цепь входного фильтра, которая фильтрует электрический шум, то есть беспорядочные изменения электрического тока, ухудшающие качество сигнала.

Фильтр ниже состоит из индукторов (тороидальных катушек) и конденсаторов. Квадратные серые конденсаторы — специальные компоненты класса X для безопасного подключения к линиям переменного тока.


Компоненты входного фильтра

Переменный ток с частотой 60 герц в сети меняет своё направление 60 раз в секунду (AC), но компьютеру нужен постоянный ток в одном направлении (DC).

Полномостовой выпрямитель

на фотографии ниже преобразует переменный ток в постоянный. Выходы постоянного тока на выпрямителе отмечены знаками

?

и

+

, а переменный ток входит через два центральных контакта, которые

постоянно меняют свою полярность

. Внутри выпрямителя — четыре диода. Диод позволяет току проходить в одном направлении и блокирует его в другом направлении, поэтому в результате переменный ток преобразуется в постоянный ток, протекающий в нужном направлении.


На мостовом выпрямителе видна маркировка GBU606. Цепь фильтра находится слева от выпрямителя. Большой чёрный конденсатор справа — один из удвоителей напряжения. Маленький жёлтый конденсатор — это специальный керамический Y-конденсатор, который защищает от всплесков напряжения

Ниже — две схемы, как работает мостовой выпрямитель. На первой схеме у верхнего входа переменного тока положительная полярность. Диоды пропускают поток на выход DC. На второй схеме входы переменного тока поменяли полярность, как это происходит постоянно в AC. Однако конфигурация диодов гарантирует, что выходной ток остаётся неизменным (плюс всегда сверху). Конденсаторы сглаживают выход.


На двух схемах показан поток тока при колебаниях входного сигнала AC. Четыре диода заставляют ток течь в направлении по стрелке

Современные БП принимают «универсальное» входное напряжение от 85 до 264 вольт переменного тока, поэтому могут использоваться в разных странах независимо от напряжения в местной сети. Однако схема этого старого БП не могла справиться с таким широким диапазоном. Поэтому предусмотрен переключатель для выбора 115 или 230 В.


Переключатель 115/230 В

Переключатель использует умную схему с удвоителем напряжения. Идея в том, что при закрытом переключателе (на 115 В) вход AC обходит два нижних диода в мостовом выпрямителе, а вместо этого подключается непосредственно к двум конденсаторам. Когда «плюс» на верхнем входе AC, полное напряжение получает верхний конденсатор. А когда «плюс» снизу, то нижний. Поскольку выход DC идёт с обоих конденсаторов, на выходе всегда получается двойное напряжение. Дело в том, что остальная часть БП получает одинаковое напряжение независимо от того, на входе 115 или 230 В, что упрощает его конструкцию. Недостаток удвоителя в том, что пользователь обязан установить переключатель в правильное положение, иначе рискует повредить БП, а для самого БП требуются два больших конденсатора. Поэтому в современных БП удвоитель напряжения вышел из моды.


Схема удвоителя напряжения. Каждый конденсатор получает полный вольтаж, поэтому на выходе DC двойное напряжение. Серые диоды не используются в работе удвоителя

В целях безопасности высоковольтные и низковольтные компоненты разделены механически и электрически, см. фотографию ниже. На основной стороне находятся все цепи, которые подключаются к сети AC. На вторичной стороне — низковольтные цепи. Две стороны разделены «пограничной изоляцией», которая отмечена зелёным пунктиром на фотографии. Через границу не проходит

никаких

электрических соединений. Трансформаторы пропускают энергию через эту границу через магнитные поля без прямого электрического соединения. Сигналы обратной связи передаются на основную сторону с помощью оптоизоляторов, то есть световыми импульсами. Это разделение является ключевым фактором в безопасной конструкции: прямое электрическое соединение между линией AC и выходом БП создаёт опасность удара электрическим током.


Источник питания с маркировкой основных элементов. Радиаторы, конденсаторы, плата управления и выходные кабели удалены ради лучшего обзора (SB означает источник резервного питания, standby supply)

К этому моменту входной переменный ток преобразован в высоковольтный постоянный ток около 320 В

²

. Постоянный ток нарезается на импульсы переключающим (импульсным) транзистором (

switching transistor

на схеме выше). Это силовой МОП-транзистор (MOSFET)

³

. Поскольку во время использования он нагревается, то установлен на большом радиаторе. Импульсы подаются в главный трансформатор, который в некотором смысле является сердцем БП.

Трансформатор состоит из нескольких катушек проволоки, намотанных на намагничиваемый сердечник. Высоковольтные импульсы, поступающие в первичную обмотку трансформатора, создают магнитное поле. Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая в них напряжение. Так ИБП безопасно вырабатывает выходной ток: между двумя сторонами трансформатора нет электрического соединения, только соединение через магнитное поле. Другим важным аспектом является то, что в первичной обмотке много оборотов проволоки вокруг сердечника, а на вторичных контурах гораздо меньше. В результате получается понижающий трансформатор: выходное напряжение намного меньше входного, но при гораздо большем вольтаже.

Переключающий транзистор³ управляется интегральной схемой под названием «ШИМ-контроллер режима тока UC3842B». Этот чип можно считать мозгом БП. Он генерирует импульсы на высокой частоте 250 килогерц. Ширина каждого импульса регулируется для обеспечения необходимого выходного напряжения: если напряжение начинает падать, чип производит более широкие импульсы, чтобы пропускать больше энергии через трансформатор⁴.

Теперь можно посмотреть на вторую, низковольтную часть БП. Вторичная схема производит четыре выходных напряжения: 5, 12, ?12 и 3,3 вольта. Для каждого выходного напряжения отдельная обмотка трансформатора и отдельная схема для получения этого тока. Силовые диоды (ниже) преобразуют выходы трансформатора в постоянный ток. Затем индукторы и конденсаторы фильтруют выход от всплесков напряжения. БП должен регулировать выходное напряжение, чтобы поддерживать его на должном уровне даже при увеличении или уменьшении нагрузки. Интересно, что в БП используется несколько различных методов регулирования.


Крупным планом показаны выходные диоды. Слева вертикально установлены цилиндрические диоды. В центре — пары прямоугольных силовых диодов Шоттки, в каждом корпусе по два диода. Эти диоды прикреплены к радиатору для охлаждения. Справа обратите внимание на два медных провода в форме скоб. Они используются в качестве резисторов для измерения тока

Основными являются выходы 5 и 12 В. Они регулируются одной микросхемой контроллера на основной стороне. Если напряжение слишком низкое, микросхема увеличивает ширину импульсов, пропуская больше мощности через трансформатор и увеличивая напряжение на вторичной стороне БП. А если напряжение слишком высокое, чип уменьшает ширину импульса. Примечание: одна и та же схема обратной связи управляет выходами на 5 и 12 В, поэтому нагрузка на одном выходе может изменять напряжение на другом. В более качественных БП два выхода регулируются по отдельности⁵.


Нижняя сторона печатной платы. Обратите внимание на большое расстояние между цепями основной и вторичной сторон БП. Также обратите внимание, какие широкие металлические дорожки на основной стороне БП для тока высокого напряжения и какие тонкие дорожки для схем управления

Вы можете задать вопрос, как микросхема контроллера на основной стороне получает обратную связь об уровнях напряжения на вторичной стороне, поскольку между ними нет электрического соединения (на фотографии виден широкий зазор). Трюк в использовании хитроумной микросхемы под названием оптоизолятор. Внутри чипа на одной стороне чипа инфракрасный светодиод, на другой светочувствительный фототранзистор. Сигнал обратной связи подаётся на LED и детектируется фототранзистором на другой стороне. Таким образом оптоизолятор обеспечивает мост между вторичной и первичной сторонами, передавая информацию светом, а не электричеством⁶.

Источник питания также обеспечивает отрицательное выходное напряжение (?12 В). Это напряжение в основном устарело, но использовалось для питания последовательных портов и слотов PCI. Регулирование питания ?12 В кардинально отличается от регулирования +5 и +12 В. Выход ?12 В управляется стабилитроном (диодом Зенера) — это специальный тип диода, который блокирует обратный ток до определённого уровня напряжения, а затем начинает проводить его. Избыточное напряжение рассеивается в виде тепла через силовой резистор (розовый) под управлением транзистора и стабилитрона (поскольку этот подход расходует энергию впустую, современные высокоэффективные БП не используют такой метод регулирования).


Питание ?12 В регулируется крошечным стабилитроном ZD6 длиной около 3,6 мм на нижней стороне печатной платы. Соответствующий силовой резистор и транзистор A1015 находятся на верхней стороне платы

Пожалуй, наиболее интересной схемой регулирования является выход 3,3 В, который регулируется магнитным усилителем. Магнитный усилитель — это индуктор с особыми магнитными свойствами, которые заставляют его работать как ключ (переключатель). Когда ток подаётся в индуктор магнитного усилителя, то сначала он почти полностью блокирует ток, поскольку индуктор намагничивается и магнитное поле увеличивается. Когда индуктор достигает полной намагниченности (то есть насыщается), его поведение внезапно меняется — и индуктор позволяет частицам течь беспрепятственно. Магнитный усилитель в БП получает импульсы от трансформатора. Индуктор блокирует переменную часть импульса. Выход 3,3 В регулируется изменением ширины импульса⁷.


Магнитный усилитель представляет собой кольцо из ферритового материала с особыми магнитными свойствами. Вокруг кольца намотано несколько витков проволоки

В блоке питания есть небольшая плата, на которой размещена схема управления. Эта плата сравнивает напряжение с эталонным, чтобы генерировать сигналы обратной связи. Она отслеживает вольтаж также для того, чтобы генерировать сигнал «питание в норме» (power good). Схема установлена на отдельной перпендикулярной плате, поэтому не занимает много места в БП.


Основные компоненты установлены на верхней стороне платы со сквозными отверстиями, а нижняя сторона покрыта крошечными SMD-компонентами, которые нанесены путём поверхностного монтажа. Обратите внимание на резисторы с нулевым сопротивлением в качестве перемычек

В БП есть ещё вторая цепь — для резервного питания

⁹

. Даже когда компьютер формально «выключен», пятивольтовый источник резервного питания обеспечивает ему мощность 10 Вт для функций, которые продолжают работать: часы реального времени, функция пробуждения по локальной сети и др. Цепь резервного питания является почти независимым БП: она использует отдельную управляющую микросхему, отдельный трансформатор и отдельные компоненты на вторичной стороне DC, но те же самые компоненты на основной стороне AC. Эта система гораздо меньшей мощности, поэтому в цепи трансформатор меньшего размера.


Чёрно-жёлтые трансформаторы: трансформатор для резервного питания находится слева, а основной трансформатор — справа. Перед ним установлена микросхема для управления резервным питанием. Большой цилиндрический конденсатор справа — компонент удвоителя напряжения. Белые капли — это силикон, который изолирует компоненты и удерживает их на месте

Блок питания ATX сложно устроен внутри, с множеством компонентов, от массивных индукторов и конденсаторов до крошечных компонентов поверхностного монтажа

¹⁰

. Однако эта сложность позволяет выпускать эффективные, маленькие и безопасные БП. Для сравнения, я когда-то писал о

блоке питания 1940-х годов

, который выдавал всего 85 ватт мощности, но был размером с чемодан, весил 50 кг и стоил сумасшедшие деньги. В наше время с продвинутыми полупроводниками делают гораздо более мощные БП дешевле 50 долларов, и такое устройство поместится у вас в руке.


Блок питания REC-30 для телетайпа Model 19 (ВМФ США) 1940-х годов

Я уже писал о БП, включая историю блоков питания в IEEE Spectrum. Вам также могут понравиться детальные разборы зарядного устройства Macbook и зарядного устройства iPhone.

¹

Intel представила стандарт ATX для персональных компьютеров в 1995 году. Стандарт ATX (с некоторыми обновлениями) по-прежнему определяет конфигурацию материнской платы, корпуса и блока питания большинства настольных компьютеров. Здесь мы изучаем блок питания 2005 года, а современные БП более продвинутые и эффективные. Основные принципы те же, но есть некоторые изменения. Например, вместо магнитных усилителей почти везде используют преобразователи DC/DC.


Этикетка на блоке питания

На этикетке БП указано, что он изготовлен компанией Bestec для настольного компьютера Hewlett-Packard Dx5150. Этот БП слегка не соответствует формату ATX, он более вытянут в длину. [вернуться]

² Вы можете задать вопрос, почему AC напряжением 230 В преобразуется в постоянный ток 320 В. Причина в том, что напряжение переменного тока обычно измеряется как среднеквадратичное, которое в каком-то смысле усредняет изменяющуюся форму волны. По факту в 230-вольтовом сигнале AC есть пики до 320 вольт. Конденсаторы БП заряжаются через диоды до пикового напряжения, поэтому постоянный ток составляет примерно 320 вольт (хотя немного провисает в течение цикла). [вернуться]

³ Силовой транзистор представляет собой силовой МОП-транзистор FQA9N90C. Он выдерживает 9 ампер и 900 вольт. [вернуться]

⁴ Интегральная схема питается от отдельной обмотки на трансформаторе, которая выдаёт 34 вольта для её работы. Налицо проблема курицы и яйца: управляющая микросхема создаёт импульсы для трансформатора, но трансформатор питает управляющую микросхему. Решение — специальная цепь запуска с резистором 100 kΩ между микросхемой и высоковольтным током. Она обеспечивает небольшой ток для запуска микросхемы. Как только чип начинает отправлять импульсы на трансформатор, то питается уже от него. [вернуться]

⁵ Метод использования одного контура регулирования для двух выходов называется перекрёстным регулированием. Если нагрузка на одном выходе намного выше другого, напряжения могут отклоняться от своих значений. Поэтому во многих БП есть минимальные требования к нагрузке на каждом выходе. Более продвинутые БП используют DC/DC преобразователи для всех выходов, чтобы контролировать точность напряжения. Дополнительные сведения о перекрёстном регулировании см. в этих двух презентациях. Один из обсуждаемых методов — многоуровневая укладка выходных обмоток, как в нашем БП. В частности, 12-вольтовый выход реализован в виде 7-вольтового выхода поверх 5-вольтового выхода, что даёт 12 вольт. При такой конфигурации ошибка 10% (например) в 12-вольтовой цепи будет составлять всего 0,7 В, а не 1,2 В. [вернуться]

⁶ Оптоизоляторы представляют собой компоненты PC817, которые обеспечивают 5000 вольт изоляции между сторонами БП (то есть между высокой и низкой сторонами). Обратите внимание на прорезь в печатной плате под оптоизоляторами. Это дополнительная мера безопасности: она гарантирует, что ток высокого напряжения не пройдёт между двумя сторонами оптоизолятора вдоль поверхности печатной платы, например, при наличии загрязнения или конденсата (в частности, прорезь увеличивает расстояние утечки). [вернуться]

⁷ Ширина импульса через магнитный усилитель устанавливается простой схемой управления. В обратной части каждого импульса индуктор частично размагничивается. Схема управления регулирует напряжение размагничивания. Более высокий вольтаж усиливает размагничивание. Тогда индуктору требуется больше времени для повторного намагничивания, и, таким образом, он дольше блокирует входной импульс. При более коротком импульсе в цепи выходное напряжение уменьшается. И наоборот, более низкое напряжение размагничивания приводит к меньшему размагничиванию, поэтому входной импульс блокируется не так долго. В итоге выходное напряжение регулируется изменением напряжения размагничивания. Обратите внимание, что ширина импульса в магнитном усилителе регулируется управляющей микросхемой. Магнитный усилитель сокращает эти импульсы по мере необходимости при регулировании выходного напряжения 3,3 В. [вернуться]

⁸ Плата управления содержит несколько микросхем, включая операционный усилитель LM358NA, чип супервизора/сброса TPS3510P, четырёхканальный дифференциальный компаратор LM339N и прецизионный эталон AZ431. Чип супервизора интересный — он специально разработан для БП и контролирует выходное напряжение, чтобы оно было не слишком высоким и не слишком низким. Прецизионный эталон AZ431 — это вариант эталонного чипа TL431, который часто используется в БП для обеспечения опорного (контрольного) напряжения. Я уже писал о TL431. [вернуться]

⁹ Источник резервного питания использует другую конфигурацию — обратноходовой трансформатор. Здесь установлена управляющая микросхема A6151 с переключающим транзистором, что упрощает конструкцию.


Схема БП с использованием A6151. Она взята из справочника, поэтому не идентична схеме нашего БП, хотя близка к ней
[вернуться]

¹⁰ Если хотите изучить подробные схемы различных БП формата ATX, рекомендую сайт Дэна Мельника. Удивительно, сколько существует реализаций БП: различные топологии (полумостовые или прямые), наличие или отсутствие преобразования коэффициента мощности (PFC), разнообразные системы управления, регулирования и мониторинга. Наш БП довольно похож на БП с прямой топологией без PFC, внизу той странички на сайте Дэна. [вернуться]

---




Разбивка электроустановки на цепи 9000 1

Исправно функционирующая установка, которая также обеспечит правильную работу всех электроприемников в нашем доме, должна быть разделена на цепи. К ним относятся схема освещения , , розетка и схема, предназначенная для устройств мощностью 2 кВт и более — как видите, они питают группы устройств (например, электрические розетки) или отдельные электроприемники.

Количество всех цепей, , которые составят электроустановку в нашей квартире, будет зависеть от того, какое оборудование мы будем использовать и какой мощности они будут иметь. Однако предполагается, что на одну схему освещения должно приходиться максимум 20 розеток с лампочками или 30 с люминесцентными лампами. Одна цепь розеток, в свою очередь, может питать максимум 10 розеток, а двойные или тройные розетки рассматриваются как одна.

В случае устройств с большей мощностью выделяют отдельные цепи — для электроплиты, посудомоечной, стиральной и сушильной машин, а также кондиционера или отопительных приборов.Благодаря этому мы снижаем риск их выхода из строя из-за неисправности в электроустановке, который намного больше, когда все устройства подключены к одной цепи.

Отдельные цепи также хорошо использовать, когда вы планируете установить домофон или сигнализацию в своем доме или квартире. Также они созданы для помещений, которые служат нам, например, в качестве мастерской.

При разделении последующих цепей помните, что они должны быть равномерно загружены — благодаря этому электропроводам не будет грозить перегрев, а сетевая защита не вызовет лишнего отключения цепей.

Теоретически вся электроустановка квартиры или дома может состоять только из одной цепи, охватывающей необходимое количество точек. Однако останавливаться на таком решении не стоит. Неисправность или сбой в этой самой цепи приведет к тому, что мы полностью лишимся электричества и возможности использовать все подключенные устройства — вне зависимости от того, где произошел сбой. Также стоит выделить несколько цепей на больше, чем нам нужно на данный момент, чтобы иметь возможность в дальнейшем легко подключать к ним другие элементы, не опасаясь за работу всей сети и необходимости выполнения дополнительных работ после ремонта.

.

Как разделить электрическую систему на цепи? — Nice House

Комнаты

В студенческой и студенческой комнате вам понадобится отдельная электрическая цепь для компьютера и принтера, а в гостиной — для аудиоаппаратуры и телевизора или домашнего кинотеатра. В спальнях рекомендуемым решением в схеме освещения является установка лестничного или крестового выключателя. Благодаря этому свет, который мы включаем при входе в комнату, мы можем без проблем выключить перед сном.

Кухня

Каждое электрическое устройство, мощность которого превышает 2000 Вт, должно питаться от отдельной цепи.Поэтому на кухне специалисты рекомендуют делать до шести контуров. Это касается индукционной плиты (мощной 400 В), посудомоечной машины, холодильника, духовки. Отдельные цепи должны обеспечивать питание освещения и вытяжки, а также розетки для мелкой бытовой техники (миксера, тостера, слайсера).

Ванная комната

Здесь должен быть предусмотрен отдельный контур для стиральной машины и, если предусмотрен, для гидромассажной ванны и электрического подогрева пола. Розетки и выключатели должны быть установлены на расстоянии не менее 60 см от края ванны или душевого поддона.Кроме того, все розетки должны иметь штифт и брызгозащищенный корпус (с крышкой).

В ванной комнате должно быть выполнено эквипотенциальное соединение. Металлические предметы — такие как стальная ванна, душевой поддон, трубы, батареи, вентили — соединяются между собой подходящим кабелем (его легко узнать по желто-зеленому цвету), а затем уравнительной рейкой, соединенной на строительную площадку.

Имущество

Следует предусмотреть схемы наружного освещения (фасадного и садового), электрические ворота, домофон, возможно противообледенительный обогрев лестниц, проездов и водостоков.Также не следует забывать разделить цепи штепсельных розеток, которые позволят подключить электрическую газонокосилку или елочные фонари.

Другим часто используемым решением является размещение в саду коробки или крышки с розетками для питания электроприборов или прудового насоса.

Внимание! Наружная прокладка может осуществляться только кабелями, предназначенными для прокладки в земле.

Подпишитесь на рассылку новостей. Каждую неделю свежие новости строительства, ремонта и внутренней отделки на ваш e-mail: См. например

>.

Почему стоит разделить электроустановку на более мелкие цепи. Сколько розеток должно быть на одной схеме

Количество розеток на одну цепь определяется национальным стандартом. Существует разбивка по категориям использования:

• Минимум 1 цепь освещения, каждая цепь питания с максимум 8 точками освещения.
• Не менее 1 цепи для розеток номинального тока 10/16А, в каждой цепи не более 8 розеток (они могут быть одинарными или двойными, монтироваться в 1 точку).
• Отдельный контур для таких приборов, как водонагреватель, стиральная машина, посудомоечная машина, плита, холодильник и т. д.

В таблице приведены рекомендации по количеству розеток (10/16А или аналогичные) и стационарных точек освещения. Количество розеток на одну цепь зависит от назначения данного помещения или здания.

Комнатная функция	Минимальное количество точек постоянного освещения	Минимальное количество розеток 10/16А
Салон	1	5
Спальня, гостиная, кабинет, столовая	1	3
Кухня	2	4 *
Ванная комната	2	2
Коридор, гардероб	1	1
Туалеты, кладовая	1	—
Прачечная	—	1

(*) Рекомендуемые 2 розетки над рабочим местом и 1 для специальной цепи; дополнительно отдельная розетка 16А или 20А для плиты и посудомоечной машины и распределительная коробка (коробка подключения) или розетка для специальной цепи 32А

Защитные проводники

Стандарт IEC и большинство национальных стандартов требуют, чтобы в каждой цепи был защитный проводник. Это настоятельно рекомендуется, если установлены приборы или оборудование с изоляцией класса I, что имеет место в большинстве случаев. Защитные провода должны соединять вилку заземления в каждой розетке и соединение заземления на оборудовании класса I с основным соединением заземления в начале установки. Кроме того, розетки на 10/16 А (или аналогичные) должны быть снабжены отверстиями для вилки с откидной крышкой.

Площадь поперечного сечения

Площадь поперечного сечения и номинальный ток соответствующего защитного устройства зависят от тока цепи, температуры окружающей среды, типа установки и воздействия на соседние цепи.Кроме того, проводники в фазном, нулевом и защитном проводах данной цепи должны иметь одинаковое поперечное сечение (при условии одинакового материала проводника, т. е. полностью медного или полностью алюминиевого).

На рисунке показаны требуемые сечения кабелей для обычных устройств. Устройства защиты 1 фаза + N в промежутках 2 x 9 мм соответствуют требованиям по изоляции и маркировке номинального тока цепи и размерам жил.

(1) в 3-х фазной цепи 230/400В, сечение проводника 4мм2 для меди или 6мм2 для алюминия, защита обеспечивается автоматическим выключателем на 32А или предохранителем на 25А

Скачать брошюру

.

Исполнение безкорпусного монтажа розеток

Законодательная электроустановка

Документом, регулирующим принципы выполнения, в том числе электромонтажных работ, является постановление министра инфраструктуры от 12 апреля 2002 г. (Вестник законов от 2002 г., № 75, поз. 690, с изменениями). Он содержит кардинальные правила, которые применяются безоговорочно, и их нельзя игнорировать! Одним из наиболее важных положений является правило, содержащееся в § 188 пункт 2.

Все цепи электроустановок, независимо от их назначения и положения, должны быть трехпроводными.

При электромонтаже в квартире должны применяться отдельные цепи: освещения, розетки общего назначения, розетки в ванной, розетки для электроприборов на кухне и цепи для приемников, требующих индивидуальной защиты.

При этом приемниками, требующими индивидуальной защиты, являются приемники номинальной мощностью 2 кВт и более.

Мы уже знаем, на сколько минимум частей и цепей мы должны разделить всю нашу установку. С другой стороны, еще одним вопросом принципиальной важности является указание, содержащееся в § 183.1, п. 2.

В электроустановках в распределительных и приемных цепях должны использоваться отдельные защитный провод и нулевой провод.

Читать дальше

Вам может быть интересно

Узнать больше

показывает, что все цепи электроустановки, независимо от их назначения и положения, вся установка должна быть трехпроводной!!! Из этого правила нет исключений и нет места для обсуждения, положение резкое.Итак, теперь, когда эти очень важные вопросы прояснились, перейдем к техническим деталям исполнения.

Выбор розеток и соединителей

Агнешка и Мацей сталкиваются с проблемой отделки дома по стандарту застройщика. Они пригласили на строительную площадку дизайнера интерьеров Эву Крамм, чтобы она посоветовала им, как выбрать соединители и розетки.

Какие кабели использовать и как их прокладывать?

Монтаж штепсельных розеток осуществляется кабелем с сечением жилы 2,5 мм².Почему? Ну из-за параметра под названием допустимая долговременная допустимая нагрузка по току. Меньшее сечение жил при определенных условиях оказывается недостаточным, поэтому не стоит рисковать и сочетать с сомнительной псевдоэкономией на их сечении. Однако как и куда вести такой провод цепи розетки? Ну разные.

Не имеет большого значения при использовании установки, важно, чтобы кабели не были повреждены и не подвергались повреждениям .Поэтому одни устраивают их в полу, дополнительно застраховав от механического воздействия гибкой трубкой, т. можно даже найти кабели в плинтусе. Все эти методы допустимы, если предполагается, что различные способы прокладки кабеля означают также различные условия рассеивания тепла и, следовательно, различные значения долговременной несущей способности.

Электрик должен проверить это значение по таблицам (для данной компоновки), помня о старом правиле, что цепь имеет прочность самого слабого звена.Так что даже короткий участок с худшими условиями теплоотвода определяет предельные значения для всей схемы.

Ладно, кто-нибудь скажет. Поэтому в коробку для принадлежностей укладываем трехжильный кабель, из него выводим аналогичный кабель к соседнему, а соединения делаем на клеммах розетки. Так, как на фото ниже.

О нет! Соединение, выполненное таким образом, является серьезной ошибкой и причиной многих сбоев. Если провод оборван или отсоединен от клеммы, цепь разомкнута и остальные розетки обесточены.Еще хуже, когда это происходит с защитным проводником. Мы даже не узнаем, что у нас больше нет этой защиты! К тому же один медный провод с сечением жилы 2,5 мм² достаточно жесткий, а тут целых шесть таких проводов! Попытка сформировать их таким образом, чтобы поместить розетку еще в банке, часто приводит к повреждению ее компонентов, к поломке деталей и/или к ослаблению винтового хомута, а это, в свою очередь, приводит к его выгоранию в процессе эксплуатации. .

Консультативный

Вы цените наши советы? Вы можете получить последние новости каждый четверг!

Правильный порядок подключения проводов показан на следующих фотографиях ниже

Провода, введенные в коробку, зачищают от внешней изоляции и обрезают жилы на соответствующую длину.Предупреждение! Избегайте ненужных изгибов и изгибов вен!

Провода группируются по цветам, а затем соединяются с помощью разъемов Wago.

Затем, выдерживая соответствующие цвета, установите короткие отрезки проводов в разъемы, которые будут использоваться для подключения розетки.

Разместите арматуру на дне коробки, избегая ненужной деформации проводов.

Закрепите свободные концы коротких секций в хомутах.

Как мы видим, провода сначала соединялись друг с другом, и только от этих соединений шла подача питания к розетке.Что мы получаем благодаря такому способу подключения? В первую очередь убедитесь, что выход из строя одной розетки не повлияет на непрерывность соединений в остальной части цепи, ведь остальные ее части будут питаться без каких-либо препятствий! Кроме того, у нас есть визуальный контроль правильности выполненных здесь подключений, мы их видим до монтажа розетки и больше они не меняются. Три провода легче согнуть, чем шесть проводов, им удобнее придавать форму.

Для более сложных компоновок, с блоками банок для нескольких разных светильников, мы должны обращаться соответствующим образом, например, как показано на фото ниже.

Здесь мы видим тройную коробку в ванной с двумя розетками и выключателем. Такое расположение распространено, потому что функциональность ванной комнаты заставляет его. Конечно, провода цепей освещения и розеток разделены, их нельзя смешивать между собой, но разводка настолько прозрачна, что никакая ошибка в подключении невозможна.

Мифы и факты об электроустановках

Напоследок хотелось бы развеять несколько мифов, которые циркулируют в обороте благодаря громким, хотя и малообразованным, доморощенным псевдознатокам. Например, утверждают, что использование разъемов Wago рискованно, а самым надежным является традиционная скрутка проводов и закрепление витой пары изолентой.

Не верьте этому дерьму. Разъемы Wago — очень надежный способ соединения кабелей, если соблюдать два простых правила. Концы кабелей, входящие в разъем, должны быть прямыми, и второе правило заключается в том, что изгиб кабелей может происходить только на определенном расстоянии от него, этот минимальный сантиметр должен быть выдержан.Тогда не будет проблем с долговечностью соединения. Пожалуйста, посмотрите еще раз на размещенные фотографии. Нет «мятых» проводов.

Второй миф, который довольно широко распространен, заключается в том, что замыкание цепи розетки в кольцо, т.е. прокладка проводов от последней розетки обратно к приборной панели, позволяет использовать более тонкие провода, что позволяет сэкономить средства. Кроме того, такое решение якобы повышает надежность электроснабжения, ведь в случае обрыва цепи розетки питаются с другой стороны.Сторонники такого решения ссылаются на его распространенность, например, в Великобритании.

Это еще один пример дилетантского невежества. Электроустановки на Британских островах работают немного по другому принципу, приемники защищены по другому, так что там без разницы. Однако в Польше такая схема может оказаться опасной! Надежность источника питания достигается за счет использования правильных проводных соединений, а не ложных разъемов.

Опасность, возникающая при разрыве цепи, выполненной таким образом, заключается в увеличении параметра, называемого импедансом петли короткого замыкания. Не вдаваясь в подробности, при определенных условиях это может привести к выходу из строя используемых в установке защит от сверхтоков, т. е. к риску поражения пользователей электрическим током!

Более того, как показали исследования польских ученых, в наших климатических условиях замыкание цепи в кольцо многократно увеличивает негативное воздействие перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами! И никакие защиты от перенапряжения не могут устранить эти эффекты! Любители подобных решений не знают, что молний над Британскими островами на самом деле не бывает.На зданиях нет даже систем молниезащиты.

Поэтому не стоит создавать в своем доме потенциальный источник опасности ради сомнительной экономии нескольких злотых на стоимости кабелей. Наша бытовая электроника становится все более сложной, все более дорогой, но, к сожалению, все более чувствительной к воздействию скачков напряжения. Нет смысла повышать эту чувствительность собственными действиями.

текст и фото: Станислав Либерски

.

Электрические цепи и оборудование электромобилей

Для транспортных средств на электрической тяге, т.е. электромобилей с питанием от внешней сети электроснабжения, электрическая цепь транспортного средства начинается с получения энергии от контактной сети. Таким образом, первым компонентом высоковольтной электрической цепи является токосъемник (нажмите здесь и посмотрите описание), который берет энергию из сети, которая затем передается и соответствующим образом обрабатывается для питания силовой установки, бортовой сети и , в случае пассажирских локомотивов, также для питания вагонов.С точки зрения устройств, используемых в цепи высокого напряжения, большое значение имеет система тягового электроснабжения, т. е. тяговое напряжение, к которому приспособлено транспортное средство. Различают односистемные и многосистемные транспортные средства. В первом случае транспортное средство может питаться только одним напряжением от воздушной линии. Многосистемность, в свою очередь, вынуждает конструировать транспортное средство таким образом, чтобы оно могло питаться от различных значений тяговых напряжений. С точки зрения систем электроснабжения различают системы постоянного напряжения (3 кВ и 1,5 кВ) и системы переменного тока (25 кВ 50 Гц и 15 кВ 16,7 Гц).Все это напрямую влияет на настройку электрооборудования электромобилей.


Разделение цепей электромобилей на систему электроснабжения постоянного тока (ВЛ 1,5 или 3 кВ)



Разделение цепей электромобилей на систему электроснабжения переменного тока (ВЛ 15 или 25 кВ)


Трансформатор тяговый для систем переменного тока 25 кВ и переменного тока 15 кВ с фильтрующим дросселем постоянного тока под кузовом локомотива


Трансформатор тяговый для сети переменного тока 25 кВ в техническом отсеке локомотива

Цепи высокого напряжения — защита от доступа к устройствам под напряжением
Устройства высокого напряжения должны быть сконструированы таким образом, чтобы защитить их от доступа к ним, когда они находятся под напряжением или если они не защищены от случайного возникновения напряжения. По этой причине высоковольтные устройства устанавливаются в специальные контейнеры/шкафы или отдельные отсеки со специальными крышками, обеспечивающими защиту от доступа при подаче питания. В составе цепи ВН установлены разъединители главного электроснабжения с функцией привязки (втулки). Прошивка, т. е. заземление, применяется для защиты отключенной цепи от возникновения на ней питающего напряжения. После шитья, если в цепи есть напряжение, произойдет немедленное замыкание на массу и подача питания будет отключена встроенной системой безопасности, напр.на тяговой подстанции. На фото ниже показан главный разъединитель старого типа (локомотив ЭУ07). Разъединитель состоит из рамы, к которой на подшипниках крепится вращающийся вал и изолированного наружного вала с контактами (ножами). Вал приводится в движение через рычажную систему рукояткой стопорного рычага, соединенного с механической системой блокировки доступа в зону ВН. На валу установлены 3 ножа, один из которых имеет большую нагрузочную способность (1000А) и отвечает за подключение главного контура ВН. Остальные 2 или 3 ножа имеют нагрузочную способность по току 400А и служат для заземления вспомогательных цепей ВН.
К раме, под валом с ножами, крепится стационарная, внешне изолированная штанга, на которой крепятся челюсти разъединителя. Количество челюстей соответствует количеству ножей. Эти челюсти через кабельные зажимы соединены с ошиновкой перил локомотива на подставке, которая, в свою очередь, соединена со щетками, пришивающими корпуса буксовых подшипников (букс). К раме разъединителя над вращающимся валом ножей крепятся две неподвижные штанги с внешней изоляцией.На одном расположены кабельные зажимы высоковольтной установки локомотива. Эти зажимы соединяются соответствующими гибкими соединениями в виде медных полос с соответствующими контактами (ножами) разъединителя. На втором стержне смонтирована ножевая губка главной цепи цепи высокого напряжения, соединенная зажимом с тросами, подсоединенными к кровельной токовой шине токосъемников.



Главный разъединитель ОГВА-1000 (описание на поверхности)



Схема подключения главных разъединителей цепей ВН (см. укрупненное описание)


В выпускаемых в настоящее время автомобилях используются встроенные модульные главные разъединители.Перевод рукоятки в положение «пришивка» так же, как и в приведенном выше решении, размыкает контакты и отсекает главную цепь тепловоза от токоприемников и сшивает цепи ВН вагона. Разумеется, основная схема и все вспомогательные схемы прошиты. Пример такого разъединителя представлен на фотографиях ниже.


Шкаф распределительный ШН с главным разъединителем (шиной) в купе для тепловоза


Рукоятка главного разъединителя в положениях: подключен/отключен и пришит

Механизм с контактами главного разъединителя


Прошиты все цепи ВН.
Однако для того, чтобы можно было перемещать главный разъединитель, а также отключать и сшивать высоковольтные цепи автомобиля, необходимо выполнение определенных условий системы зависимостей. Система зависимостей — это система безопасности, обеспечивающая доступ к зонам высокого напряжения при соблюдении всех условий безопасности.

В старых типах транспортных средств высоковольтное оборудование обычно устанавливается в отдельных зонах машинного отделения или в высоковольтных шкафах. Для того, чтобы добраться до этих мест, необходимо изменить систему блокировок и взаимозависимых блокировок в виде механических болтов, тяг, защелок и пневматических клапанов в правильном порядке.Ниже приведен пример популярного электровоза ЭУ07.


Задняя стенка кабины EU07 с дверью высоковольтного отсека и блокировками (описание на поверхности)


Шкафы высокого напряжения с пусковыми резисторами в главном локомотивном проходе, защищенные замковыми механизмами


На задней стенке кабины, у двери отсека ВН, расположен приводной штифт крана шлюза, поворот которого на 90 градусов в положение «О» отключает приводы обоих токосъемников (пантографов ) от системы подачи воздуха и соединяет их с атмосферой. В результате, если токоприемники не были опущены ранее, они автоматически падают вниз, теряя электрическую связь с контактной сетью. Отключив их от источника питания, нет риска, что они случайно поднимутся. При этом ручка главного замка ВН разблокирована. Съемный ключ переключателя направления движения используется для поворота стопорного шпинделя, который используется для выбора направления движения.


Штифт запорного клапана

Ручка блокировки встроена в стенку, отделяющую отсек ВН от машинного отделения.Он механически соединен с главным разъединителем ВН (ушиняч) и с системой запирания крышек шкафов ВН. Чтобы перевести рукоятку основного замка в выключенное положение, сначала поместите извлеченный ранее ключ переключателя направления движения на храповой штифт, расположенный над рукояткой основного замка. Поворот ключа в положение открытия защелки позволяет переместить ручку основного замка. В результате вышеперечисленных мероприятий отключается главный разъединитель и снимается блокировка, препятствующая размыканию смотровых крышек.


Ручка основного замка и штифт защелки (см. увеличенное изображение)

Рычаги ручного привода, соединенные механически с замками (болтами) отдельных крышек, служат для отпирания смотровых крышек шкафов ВН. Шкафы ВН и пусковых резисторов на данной стороне машинного помещения имеют по одному приводному рычагу для отпирания всех затворов смотровых крышек этих шкафов.
Чтобы открыть дверь высоковольтного отсека, с помощью съемного переключателя направления движения разблокируйте замок двери, повернув стопорный штифт, расположенный над дверью в задней стенке кабины.В результате предыдущих действий шпиндель освобождается и его можно повернуть.

Штифт блокировки двери купе WN

Рычажная система блокировки двери


Схема последовательности отпирания двери купе WN


При открытых смотровых дверцах или крышках невозможно переключить ручку основного замка и стопорный штифт пантографа, так как они механически заблокированы механизмом зависимости.

Подробное описание механической системы блокировок включено в главу о конструкции локомотивов серии ЕС06/07 и производных — нажмите здесь для просмотра.

В современных автомобилях больше не используются сложные механические системы для обеспечения доступа. Описанный выше процесс выполняется с использованием ключевого множителя . Отдельные устройства или аппараты, включенные в процесс защиты высоковольтных цепей, снабжены гнездами для специальных ключей.Ниже я описываю пример системы зависимостей. После закрытия пантографов и визуальной проверки их нахождения в нижнем положении ТС выключается по заданным правилам. Затем ключ вынимается из выключателя в щитке (или другом месте) и вставляется в гнездо замка отключения токоприемника. После поворота ключа токоприемники отключаются от пневматического питания. Поворот ключа рабочего стола позволяет снять ключ блокировки пантографа. Таким образом, ключ от комода заблокирован и снять его можно будет только тогда, когда ключ от блокировки пантографа вернется на свое место. Имея ключ для блокировки токоприемников, можно подойти к щиту с главным разъединителем (сервисным выключателем), на котором имеется свободная ключевая розетка и набор ключей для открывания шкафов с высоковольтными приборами. Количество ключей зависит от количества мест, оборудованных замками. Вставив ключ блокировки пантографа в свободное гнездо и повернув его, можно перевести рукоятку главного разъединителя в положение «отсоединен и вшит», что, в свою очередь, блокирует ключ блокировки пантографа и дает возможность снять оставшиеся ключи.Ключ блокировок пантографа блокируют до перевода рукоятки разъединителя в положение включения цепи ВН, предварительно поместив в замки все ключи блокировок отдельных высоковольтных зон. Возвращение всех ключей в гнезда на панели разъединителя подтверждает, что все шкафы закрыты.

Таким образом обеспечивается соответствующая защита обслуживающего персонала. Стоит отметить на фотографиях ниже, что ключи замков имеют разные цвета ручек, чтобы можно было легко определить, какой ключ к какому замку. В обсуждаемом примере в замке панели имеется желтый ключ, который вставляется в паз платы блокировки пантографа. Затем синий ключ вынимается из гнезда на главном разъединителе и перемещается его ручка, что позволяет вынуть черные ключи отпирания электрошкафов ВН.


Ключ в клавишном переключателе панели

Плита с блокировкой пантографа — синий ключ заблокирован из-за отсутствия ключа от стойки в слоте

Ключи на панели главного разъединителя (синий ключ от щита блокировки пантографа, черные ключи для открывания шкафов ВН) и система из
механических взаимозависимых защелок мультипликатора

Замки в одном из высоковольтных шкафов для черных ключей

Автомобиль не всегда имеет ключевой выключатель на панели.Таким образом, количество ключей может быть ограничено, и система зависимости ключа начинается, например, с ключа для блокировки токосъемников. Ниже приведены примеры основного разъединителя с умножителем, в котором количество ключей значительно меньше, чем в ранее описанном примере. Это также имеет место, например, из-за меньшего количества зон высокого напряжения, которые необходимо защитить. На третьем фото показана розетка с ключом для блокировки пантографов от системы зависимостей, расположенная на плате одного из шкафов технического отсека.


Главные разъединители и ключ блокировки пантографа в техническом шкафу


Указанные меры безопасности, конечно, не относятся только к зонам высокого напряжения, доступным изнутри автомобиля. Если, например, контейнеры с устройствами, питающимися от ВН, расположены, например, на крыше или под кузовом, то они также имеют в своей конструкции замки от ключевой мультипликаторной системы.

Ниже приведены фотографии контейнера КРУ ВН, встроенного под кузов, с механической блокировочной панелью в виде рычага блокировки пантографа и главного рычага разъединителя, под которым находятся ключи системы зависимостей для открывания отдельных контейнеров ВН.


Контейнер КРУ ВН (крышка доступа к разъединителю отмечена красным цветом, а замки с ключом для открытия зон ВН контейнера – зеленым)



Панель механической блокировки разъединителя и инструкция по эксплуатации (фрагмент, касающийся непосредственной защиты высоковольтных цепей, выделен красным цветом)


Когда высоковольтная цепь правильно защищена, можно приступать к работе с устройствами, питающимися от высокого напряжения.

Защита цепей высокого напряжения от перенапряжения, коротких замыканий и перегрузок
Цепи высокого напряжения защищают от воздействия коротких замыканий и перегрузок, а также перенапряжений, которые могут возникнуть в них в процессе эксплуатации. Для защиты высоковольтных цепей тяговых транспортных средств от перенапряжений применяют грозозащитные разрядники, т.е. устройства, работающие на основе варисторов, которые служат для защиты электрооборудования транспортного средства от резких скачков напряжения в тяговой сети, вызванных, например, перенапряжением.удары молнии или скачки напряжения по другим причинам.


Грозозащитный разрядник и конденсатор молниезащиты в автомобилях старого типа (см. увеличенное изображение)

Современный клапанный молниезащитный разрядник

В составе защиты, связанной с перегрузками или короткими замыканиями, в транспортных средствах, питающихся от сети постоянного тока, применяют быстродействующие выключатели , а для транспортных средств переменного тока — вакуумные разъединители . Стоит отметить, что постоянный ток намного сложнее отключить от переменного. Отсюда и сама структура безопасности существенно отличается. Быстроразъемные выключатели намного сложнее и крупнее вакуумных разъединителей.

Быстродействующие выключатели
Это устройства, которые составляют основную защиту электрических цепей автомобиля. Высоковольтный выключатель в цепи ВН располагается в основном за главным разъединителем и перед высоковольтным распределительным устройством.При пуске автомобиля, подняв токосъемники, включить быстродействующий выключатель, чтобы обеспечить питание цепи ВН напряжением от ВЛ. В современных автомобилях после подхвата токоприемников начинается процесс подготовки к включению РС. Проверяется состояние выключателя, состояние заряда аккумуляторной батареи и напряжение в тяговой сети. Если все параметры правильные, то главный контроллер автомобиля сообщает о готовности включить выключатель.После его включения соответствующим манипулятором на панели сетевое напряжение подается на остальные высоковольтные цепи, в результате чего бортовые преобразователи (а значит, и бортовая сеть, включая зарядку аккумуляторов) ), привод и другие приемники высокого напряжения могут быть запущены.


Клавиатуры и сигнальные лампы для управления WS на панели управления



Быстродействующий автоматический выключатель представляет собой предохранитель в высоковольтной цепи и отключает электропитание, когда ток в цепи превышает установленное предельное значение.Автоматическое отключение быстрого выключателя произойдет при возникновении короткого замыкания или перегрузки в цепи высокого напряжения, пропадании напряжения в тяговой сети. В принципе, и при опускании токоприемников сначала выключается автоматический выключатель, так что опускание токоприемника происходит в обесточенном режиме. Расцепитель максимального тока отвечает за срабатывание быстродействующего выключателя в результате превышения уставки ограничения или срабатывания систем защиты главной цепи, таких как, например, устройства защитного отключения.Вы также можете отключить WS вручную с помощью манипулятора с водительского места. В работе быстродействующих выключателей важнейшим параметром является время отключения. Это время включается в период с момента превышения уставки срабатывания выключателя до полного отключения цепи. Чем больше это время, тем больше риск повреждения цепи, в которой произошло короткое замыкание. В связи с тем, что контакты выключателя могут размыкаться при большом потреблении тока, эти устройства снабжены соответственно сконструированными камерами для гашения электрических дуг, возникающих между размыкающими контактами.Полное отключение цепи происходит только после гашения дуги, поэтому очень важны решения в камерах гашения, ускоряющие скорость гашения дуги. В типичных быстродействующих выключателях, т. е. магнитных дугогасительных выключателях, возникшая дуга выталкивается в дугогасительную камеру в результате действия электродинамических сил, поддерживаемых магнитным полем, создаваемым дугогасительной катушкой.


Быстродействующий переключатель и контейнер быстрого переключения на крыше электропоезда (см. увеличенный вид)





Шкаф распределительного устройства высокого напряжения локомотива с местом быстродействующий выключатель и видимая камера гашения и дугогасительной камеры выключателя


Быстродействующий отбойный молоток старого типа (EP09) с электропневматическим приводом; привод с контактами внизу, а вверху (красный) дугогасительная камера


В вакуумных выключателях подача тока прерывается и дуга гасится за счет создания противотока и создания вакуума. Источником противотока является коммутационный конденсатор, заряжаемый от цепи вспомогательного заряда. Основная вакуумная камера отвечает за отключение тока в цепи, а включение противотока осуществляет вспомогательная камера. Правильная работа переключателя зависит от правильной синхронизации работы вышеперечисленных камер. Когда вспомогательная камера замыкает свои контакты, основная камера должна иметь контакты разомкнутыми на определенное расстояние, что позволит протекать противотоку и довести значение тока короткого замыкания до нуля.При таком быстром отключении тока обычно возникает большое перенапряжение, поэтому вакуумные выключатели снабжены системой ограничителей перенапряжения, обеспечивающей правильную работу устройств в цепи ВН. 90 250


Вакуумный быстродействующий выключатель под кузовом EZT

Распределительные устройства высокого напряжения
Как упоминалось ранее, в цепях ВН различают главную цепь ВН для питания привода транспортного средства и вспомогательную цепь ВН для питания нетяговых устройств, использующих энергию тяговой сети для подачи энергии. Разделение высоковольтных цепей обычно осуществляется в пределах так называемого распределительное устройство высокого напряжения (РУН). Эти распределительные устройства, благодаря встроенным узлам, выполняют функции, связанные с управлением электропитанием приемников основных и вспомогательных цепей. В современных распределительных устройствах имеются, например, предохранители, контакторы и резисторы системы предзарядки тяговых преобразователей и бортовых преобразователей, линейные контакторы пусковых тяговых преобразователей и преобразователей, системы реле максимального тока и дифференциального тока, а также контакторы. и защиты системы электроснабжения поезда.Распределительные щиты могут быть независимыми зонами/контейнерами или могут объединять в контейнере как зону распределения электроэнергии, так и зону управления, а также ранее рассмотренные главные разъединители и быстродействующие выключатели. Счетчики электроэнергии также могут быть установлены в распределительных станциях. Комплектация и расположение оборудования зависит от типа автомобиля и наличия места, а также от распределения веса в кузове. В современных локомотивах компоненты сгруппированы в интегрированные контейнеры. В электропоездах, где основной зоной транспортного средства является салон, из-за ограниченного пространства необходимо рассредоточение компонентов.В результате распределительное устройство может находиться в другом месте, а быстродействующий выключатель в другом и т. д. Однако чаще всего главный разъединитель (шина) располагается внутри или вблизи высоковольтного распределительного устройства.



Образец RWN



Пример распределительного щита — видимый контактор, резистор и предохранители системы зарядки и внутренний трансформатор

Счетчик электроэнергии

Ниже приведена упрощенная принципиальная схема высокого напряжения транспортного средства, работающего от сети постоянного тока, с вышеописанными компонентами.

Упрощенная схема цепей ВН (четырехосный пассажирский тепловоз с импульсным приводом)
ОДЛ — токосъемный разъединитель
ОДГ — грозовой разрядник
УС — главный разъединитель (силовой выключатель)
ПН — система измерения напряжения в сети
РС — быстродействующий выключатель
FT — инвертор
RH — тормозной резистор
PP — бортовой преобразователь
ST — тяговый двигатель
SO — контактор питания вагонов

В рамках следующего описания я не буду обсуждать компоненты, которые реализуют привод транспортного средства, будь то в области пускового сопротивления или современных преобразователей импульсного привода. Эти компоненты описаны в разделе «Тяговые приводы». Нажмите здесь для получения описания электрических тяговых приводов и двигателей. См. также описание токосъемников — здесь .


Разъединитель токоприемника (автоматический)

Главная цепь подает питание на автомобиль. Основным коллектором энергии от цепи собственных нужд ВН является бортовой преобразователь, т. е. устройство, преобразующее напряжение воздушной линии в напряжения, используемые в цепях низкого напряжения, т. е. бортовой сети.

Бортовые преобразователи и бортовая сеть (НН цепи)

Бортовые преобразователи
В транспортных средствах старого типа это обычно электрические машины (так называемые вращающиеся преобразователи) в виде одномашинных или двухмашинных агрегатов, которые состоят из двигателя, питаемого напряжением от Вспомогательная цепь ВН (т.е. энергия от тяговой сети) и генератор постоянного тока, вырабатывающий напряжение на значении, предусмотренном для питания бортовых приемников, в том числе для зарядки аккумуляторной батареи транспортного средства. Большинство этих транспортных средств используют единое значение напряжения в области вспомогательных цепей — чаще всего 110 В постоянного тока.
Одномашинные генераторы выполнены по двухобмоточной системе, т.е. на общем валу установлены ротор с обмотками двигателя и ротор с обмотками генератора. Обмотки возбуждения, полюса двигателя и генератора соответственно расположены в корпусе статора.


Преобразователь частоты для одной машины (ET21)

В двухмашинных системах двигатель и генератор представляют собой независимые электрические машины, соединенные между собой, т.е.ременная передача.


Двухмашинный вращающийся преобразователь (EP09)


Вышеуказанные преобразователи интегрированы с вентилятором для охлаждения тяговых двигателей. В этой системе двигатель приводит в движение генератор, а также вентилятор. Это очень часто используемое решение. Без работающего инвертора аккумуляторы не заряжаются. Охлаждение двигателей создает шум, который неудобен для водителей, но движение без включенного инвертора приводит к разрядке аккумуляторов, что может привести к недостатку бортовой мощности и, следовательно, к невозможности управления автомобилем. Для предотвращения нарушений в работе этих электрических машин, например, вызванных колебаниями их нагрузки, в их цепь встроен специальный трансформатор связи.
Также можно встретить системы с вращающимся преобразователем, в которых один двигатель приводит в действие два генератора, один из которых питает бортовую сеть, а другой через систему управления отвечает за заряд аккумуляторных батарей.
В корпусах статоров рассматриваемых электрических машин имеются вентиляционные решетки, а роторы снабжены вентиляторами, предназначенными для охлаждения обмоток рабочего преобразователя.
В связи с тем, что представленные преобразователи состоят из электрических машин постоянного тока (последовательный двигатель с раздельным возбуждением и шунтовой генератор с раздельным возбуждением), на роторах построены коммутаторы, а в корпусах — щеткодержатели с угольными щетками, передающие электрическую энергию на роторный коллектор.


Коллектор на роторе и щеткодержателе в корпусе электромашины


Типы преобразователей, рассмотренные выше, использовались в тяговых транспортных средствах с момента появления электрических систем подвижного состава. Чаще всего в транспортном средстве устанавливали два преобразователя для обеспечения резервирования и, например, для распределения питания на соответствующие цепи бортовой сети. Например, в электровозах серии ЭП09 один преобразователь используется для заряда аккумуляторной батареи, а другой — для возбуждения статоров тяговых двигателей на время электродинамического торможения. В противном случае один может заряжать аккумуляторы, а другой питать бортовую сеть. Использование в бортовой сети только одного значения постоянного напряжения (110 В и реже, напр.48 В) означало, что все устройства должны были быть адаптированы к источнику питания постоянного тока. Так, двигатели постоянного тока получили широкое распространение для реализации вспомогательных приводов, таких как компрессоры, вентиляторы, пусковые резисторы и т. п. С развитием полупроводниковых технологий и применением в подвижном составе асинхронных двигателей (асинхронных) для вспомогательных приводов, а также возрастающей потребностью для питания бортовых приемников (кондиционер, бортовые, электророзетки для пассажиров и т. д.Началась эра расширения бортовых сетей напряжениями переменного тока, в том числе и трехфазными. Использование переменного напряжения 3х400В во вспомогательных цепях (иногда обозначаемых в стоимостном выражении как цепи среднего напряжения — так называемые силовые), помимо аспектов возможности применения современных решений в области управления и питания приемников, также повлияли на аспекты, связанные с безопасностью и ограничением количества цепей высокого напряжения. В более старых типах автомобилей из-за отсутствия других возможностей системы обогрева кабин или пассажирских салонов питались от цепи высокого напряжения.Введение переменного напряжения 3х400 В в цепях НН позволило питать трехфазным током, например, приборы кондиционирования и отопления. В то же время это уменьшило величину токов в цепях, уменьшило сечение проводников и устранило необходимые защиты от высокого напряжения.

Развитие полупроводниковых технологий привело к полному отказу от установки вращающихся преобразователей с машинами постоянного тока в транспортных средствах. Вместо них обычно используются современные бортовые преобразователи на основе полупроводниковых систем (тиристоры или обычно транзисторы). Эти системы используются для преобразования электрической энергии высокого напряжения из главной цепи в бортовое напряжение, которое используется в данном транспортном средстве. Простейшие преобразователи генерируют одно выходное напряжение со значением, например, 24 В, 36 В или 110 В постоянного тока. Напряжение постоянного тока по-прежнему является основным бортовым напряжением. Все автомобили оснащены аккумуляторными батареями, обеспечивающими запуск автомобиля и работу отдельных систем и систем с питанием от низкого постоянного напряжения с неработающими преобразователями (без высоковольтного питания).Переменное напряжение доступно только при запуске преобразователей. Усовершенствованные преобразователи преобразуют входное напряжение в несколько видов напряжения, то есть, например, в напряжение 24 В постоянного тока и 3 х 400 В (трехфазный переменный ток). Если автомобиль оборудован электрическими розетками для пассажиров и обслуживания, преобразователь также может подать 230 В переменного тока на один из выходов. Самые совершенные преобразователи обрабатывают входное напряжение, например, целых четыре выходных напряжения: 24 В постоянного тока, 110 В постоянного тока, 230 В постоянного тока и 3 x 400 В переменного тока.Все зависит от типа транспортного средства и типа используемых на нем узлов, систем и систем.


Примеры статических преобразователей

Примерная схема статического преобразователя 3000 В пост. тока / 3×400 В перем. тока, 110 В пост. тока и 24 В пост. фильтр (дроссель)
3 — DC/DC преобразователь
4 — DC/DC преобразователь выходного напряжения 110 В для питания цепей постоянного тока и зарядки аккумуляторных батарей
5 — инвертор выходного напряжения 3 x 400 В
6 — выпрямитель напряжения от розетка внешнего питания (площадка электропитания)
7 — преобразователь DC/DC выходного напряжения 24 В
К1, К2 — контакторы системы пуска преобразователя
К3 — контактор выходной цепи 3 х 400 В
К4 — контактор цепь внешнего питания 3 x 400 В


Ниже приведен пример шильдика бортового преобразователя комплекта от электровоза. Выходные напряжения инвертора: 3 x 400 В переменного тока и 230 В переменного тока. Данный преобразователь не формирует основное бортовое постоянное напряжение LV, т.к. оно обеспечивается буферными источниками питания с напряжением 3 x 400 В переменного тока. Стоит отметить, что входным напряжением обсуждаемого преобразователя является не сетевое напряжение от высоковольтной цепи, а напряжение, предварительно преобразованное до значения 600 В постоянного тока. Такая система была продиктована, в том числе, необходимостью ограничения габаритов отдельных модулей систем преобразования энергии.



Паспортная табличка с данными примера инвертора

Ниже приведен пример высоковольтного инвертора, преобразующего входное напряжение в трехфазное промежуточное напряжение через инвертор. Затем это напряжение передается на внешний трансформатор, который преобразует его в выходное напряжение 3 x 400 В, используемое для питания бортовых цепей. Такая компоновка была продиктована мощностью используемого преобразователя и полученными габаритами отдельных модулей.Нехватка места в машине для столь крупных модулей привела к необходимости разделить систему преобразования энергии на два блока. В транспортном средстве, использующем эту систему, разумеется, имеются бортовые цепи, питающиеся от постоянного напряжения, в том числе аккумуляторные батареи. Это напряжение обрабатывается специальными источниками питания переменного/постоянного тока, которые преобразуют напряжение 3×400 В от преобразователя в напряжение постоянного тока 24 В для питания приемников постоянного тока и зарядки аккумуляторной батареи.


Примерная схема статического преобразователя 3000 В постоянного тока / 3×400 В переменного тока с внешним трансформатором
B — Предохранитель высоковольтного источника питания
1 — Система плавного пуска (резистор и контакторы)
2 — конденсатор — фильтрация помех напряжения
3 — инвертор
4 — фильтр напряжения (дроссель)
TR — трансформатор
K1, K2 — контакторы системы пуска инвертора
K3 — контактор выходной цепи 3 x 400 В
K4 — контактор внешней силовой цепи 3 x 400 В


Трансформаторы бортовых преобразователей на крышах секций электропоезда

При проектировании транспортного средства важно рассчитать баланс мощности , т. е. какова будет потребность в электроэнергии в бортовой сеть.Отметим, что в транспортных средствах появляется все больше электрооборудования и приемников энергии. Бортовая сеть (цепи низкого напряжения) подает питание на устройства управления и контроля, ИТ-системы, двигатели вспомогательных приводов, например, от компрессоров или вентиляторов охлаждения, устройства кондиционирования воздуха, отопительные приборы, внутреннее и внешнее освещение, устройства автоматики безопасности движения, пассажирские информационные системы, в том числе мониторы и дисплеи, электрические розетки, дверные приводы и т. д. Преобразователи также заряжаются аккумуляторами с помощью специальных источников питания или других систем регулирования заряда.Преобразователи выбраны и рассчитаны на избыточную мощность. Очень часто в автомобилях используется не менее двух преобразователей, и они подключаются с резервированием. Работают они в основном параллельно, но при выходе из строя одного другой может взять на себя электроснабжение всей бортовой сети автомобиля, чаще всего с некоторыми ограничениями по мощности. Это означает, что некоторые устройства, системы или системы, не влияющие на безопасную эксплуатацию автомобиля, отключаются или снижается их мощность.
Сложность схем и компонентов преобразования энергии зависит от потребности в выходной мощности и вышеупомянутого наличия места для отдельных модулей в конструкции транспортного средства.

Как и вращающиеся преобразователи, статические преобразователи требуют охлаждения из-за нагрева полупроводниковых элементов. В корпусах преобразователей установлены системы принудительного охлаждения, чаще всего с использованием воздуха от вентиляторов.Эти вентиляторы питаются от внутреннего преобразователя и цепей управления.


Примерная, упрощенная схема бортовой сети НН
ПП1 и ПП2 — бортовые преобразователи
М3~ — трехфазные асинхронные двигатели приводов собственных нужд
З1, З4 — питание (буфер) включения -щитовая сеть 24 В постоянного тока
Z2, Z3 — источник питания (буфер) зарядка аккумуляторов
BAT — аккумуляторные аккумуляторы
S-PN — контакторы переключения напряжения (резервирование)
S-BAT — контактор аккумуляторный (активация питания)
O- BAT — разъединитель и предохранитель аккумуляторной батареи


Примеры сетевого (буферного) питания на борту и зарядки аккумуляторной батареи

Показанные выше источники питания могут быть построены как независимые устройства, но также могут быть установлены в контейнерах, либо на бортовых преобразователях, либо даже на тяговых преобразователях, как часть интегрированной разработки оборудования. Ниже приведен перечень оборудования контейнера преобразователя с системой зарядки аккумулятора. Контейнер содержит:
— инверторный кик-модуль,
— модуль зарядки аккумуляторов,
— система вентиляции,
— тяговый инвертор,
— вспомогательный преобразователь,
— система управления и сеть связи.


Бортовые преобразователи располагаются также в пассажирских вагонах, питающих бортовую сеть (цепи НН), в том числе для зарядки автомобильных аккумуляторов.Принцип их работы аналогичен вышеописанным. Может быть разница в входных напряжениях питания. Вагоны питаются от электроэнергии, подаваемой к ним от тягового агрегата через систему электроснабжения вагонов. В зависимости от систем электроснабжения, к которым приспособлен тягач, он подает на розетки электроснабжения вагонов заданное значение напряжения в соответствии с правилами МСЖД. По этой причине в вагонах мы найдем преобразователи с одним напряжением, которые могут быть снабжены только одним значением напряжения, или преобразователи с несколькими напряжениями, которые могут быть снабжены различными значениями напряжения. Многовольтный преобразователь автоматически определяет напряжение питания и переключается в такой режим работы, чтобы правильно преобразовать напряжение данной системы в бортовое напряжение (напряжения) автомобиля. Более подробная информация о здесь.


Дроссели фильтра сетевого напряжения
Современные устройства силовой электроники требуют надлежащих параметров электропитания, поскольку они могут быть чувствительны к помехам, которые могут возникнуть в энергосистемах.По этой причине в схемах и в самих устройствах используются различные фильтры и вольтметры для «очистки» напряжения от возможных помех.
Ниже приведены примеры дросселей сетевого фильтра, используемых в электрорельсовых транспортных средствах. Эти дроссели можно использовать в качестве входных фильтров для определенных устройств или данной цепи.


Пример конфигурации сетевых фильтрующих дросселей в главной цепи WN
DL1, DL2 — дроссели


Дроссели под кузовом электропоезда и на крыше электропоезда

Резюме
Ниже представлена ​​упрощенная схема цепей и электрооборудования современного серийного тягового автомобиля.


Примерная, упрощенная схема электрических цепей электропоезда — система постоянного тока
ОДЛ — токосъемный разъединитель
УС — главный разъединитель
ПН — система измерения напряжения сети
ПП — бортовой преобразователь
ЗБ — буферный источник питания
АКУ — аккумуляторная батарея
СТ — тяговые двигатели

Пример размещения цепей ВН под кузовом ЭЗТ (расширенное описание)


Образец технического (машинного) отделения электровоза

Пример размещения оборудования ВН на крыше электропоезда (расширенное описание)


.

DF1220 — Защита цепи бесперебойного питания

Рельс

Применение
Установка	Th55; согласно EN 60715
Электрические характеристики
Напряжение питания [В]	согласно SELV/PELV
Номинальное напряжение постоянного тока [В]	24
Входное напряжение постоянного тока [В]	19. 2…30
Класс защиты	III
Защита от обратной полярности	да
Время буферизации (номинальное напряжение 24 В пост. тока) [мс]	10
Ток в замкнутой цепи [мА]	12
Количество каналов	2
Номинальный ток [А]	1…10
Номинальный ток (элемент защиты) [A]	10
Отправления
Суммарная электрическая емкость [мФ]	20
Условия эксплуатации
Температура окружающей среды [°C]	-25…60
Температура хранения [°C]	-40…70
Защита	ИП 20; (со лба)
Степень загрязнения	2
Испытание/одобрение
ЭМС	90 000 90 124 90 125 90 126 90 126 90 128 90 129
EN 61000-6-3	излучение помехами
ЕН 61000-6-2	помехоустойчивость

Механические данные Вес [г] 73,5 Размеры [мм] 80 х 12,5 х 98 Дисплеи/элементы управления Дисплей 90 000 90 124 90 125 статус 2 светодиода, красный/зеленый/оранжевый Приводы Электрическое соединение Соединение пружинные клеммы: диаграммы и схемы Выходная кривая


	Текущая характеристика

.

Когда требуется модернизация электроустановки?

Объем работ, которые придется выполнить по ремонту и модернизации электроустановки , зависит от ее возраста, состояния и от того, насколько мы готовы превратить дом в небольшую строительную площадку. Некоторые мероприятия просто требуют, например, сколов штукатурки, что сопровождается большим количеством грязи. Технически лучше пойти до конца и сделать капитальный ремонт. Однако из-за затрат и желания уменьшить неудобство ремонта для домочадцев мы обычно идем на компромисс.

СТАРЫЙ ЭЛЕКТРОМОНТАЖ

Старая установка, как правило, является плохой установкой, полностью не соответствующей современным стандартам безопасности и комфорта. Односемейные дома 1950-х и 1960-х годов часто даже имеют подключения (элемент, соединяющий их с сетью), выполненные как однофазные и пригодные только для очень низкой нагрузки мощности. Если мы думаем о доведении из электроустановок до достойного стандарта, то необходимо обратиться в энергокомпанию за новым подключением и выделением большей мощности.

Должна быть трехфазной и адаптированной к мощности нагрузки 12-15 кВт, если у нас дома нет электроплиты, мы не планируем использовать электрические, проточные водонагреватели (они могут быть до 20 кВт) или др. устройства большой мощности.

Внутри здания лучше не становится. Кабели часто представляют собой двухжильные кабели и также изготавливаются из алюминия, а не из меди. Алюминий — худший проводник, но более дешевый и используемый по экономическим соображениям во внутренних установках в течение нескольких десятков лет Польской Народной Республики.

Тонкие алюминиевые жилы имеют существенные недостатки. Их наконечники легко ломаются, окисляются и расшатываются в зажимах. А неплотные соединения — это места, где электричество выделяет много тепла, может возникнуть электрическая дуга и может возникнуть пожар.

В доме с такой установкой невозможно добиться необходимого сегодня уровня безопасности и надежности. Поэтому стоит знать, что нужно менять в первую очередь, а что еще может подождать в итоге.

Старые кабели обычно нуждаются в замене. Выковать борозды, а затем восстановить штукатурку — самая напряженная часть ремонта. (фото Дж. Вернера)

ЭЛЕКТРОМОНТАЖ — ПРОВОДА

В течение многих лет кабели во внутренних установках, т. е. с малым сечением, питающие розетки и светильники, изготавливались исключительно из меди. Минимальное сечение их проводов 2,5 мм2 для розеток и 1,5 мм2 для ламп. Еще применяют алюминиевые тросы, но только когда их сечение превышает 10 мм2, тогда их недостатки малозаметны.Таким образом, алюминий — это линии электропередачи на столбах и часто соединения между домом и сетью.

Кроме того, в старых домах обычно использовались двухжильные, а не трехжильные кабели. Отличие очень важное, потому что нет отдельного защитного проводника (PE). Если розетка имеет защитный контакт (болт), использовать УЗО в качестве защиты нельзя. В основном такие двухжильные кабели следует заменять новыми трехжильными кабелями.

Если, несмотря ни на что, мы не решимся на это из-за чрезмерного объема работ, мы должны заменить их хотя бы в помещениях, где риск опасного поражения электрическим током особенно высок – в ванной, прачечной, кухне, мастерская. Так же будет возможность добавить розетки в этих комнатах.

Кабели чаще всего прячутся в толще штукатурки, что в реновируемом доме требует вырезания или прорезания в ней канавок. Это тяжелая и очень грязная работа, которая создает много пыли. Важно отметить, что новые кабели не обязательно должны проходить по тем же маршрутам, что и старые. Кабели, которые больше не нужны, можно оставить в стене. Достаточно отключить от них питание и обесточить на распределительном щитке.

Чтобы уменьшить неудобство работ, мы иногда решаем проложить кабели сверху и закрыть их малярными лотками, скрыть плинтусами и т.д.В непредставительных помещениях, таких как гардеробная, кладовая или гараж, провода просто крепятся держателями поверх стен.

Все эти методы требуют использования так называемого накладные аксессуары (розетки, соединители, распределительные коробки). Разумеется, их класс герметичности должен быть адаптирован к условиям в помещении (влажность, запыленность, опасность разбрызгивания). Эти решения достаточно быстрые и простые в реализации, но не очень красивые. Поэтому, прежде чем решиться на них в жилых помещениях, сначала хорошенько подумаем, будут ли они нас удовлетворять.

Сегодня трехжильные медные кабели являются стандартом для бытовых установок. Особую осторожность нужно соблюдать при выполнении соединений, так как они обычно оказываются самыми слабыми местами. (фото: Ваго Эльваг)

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ — РОЗЕТКИ НИКОГДА НЕ МНОГО

В старых домах вездесущие розетки и удлинители — обычное дело. В прошлом было просто меньше электрических устройств, а сами установки обычно делались в очень экономичном варианте, т.е.только с двумя розетками в спальне. Так что неудивительно, что их не хватает. Хуже, когда подобные недостатки мы ощущаем в доме, построенном всего несколько лет назад. И это не редкость, хотя и доказывает, что дизайнер явно лишен воображения.

Единственный совет — не экономьте на количестве сокетов. В доме, где мы живем годами, мы лучше знаем, чего им больше всего не хватает. однако стоит заранее сделать их больше. В конце концов, через несколько лет у нас будет еще больше.Кроме того, вы должны учитывать, что когда, например, мы решим переставить комнату, некоторые из них будут затемнены или доступ к ним станет затруднен.

Поэтому давайте как минимум 5 двойных розеток даже в маленькой спальне и обязательно на разных стенах.

Однако кухня в этом отношении обычно оказывается критической комнатой. Здесь 10 двойных слотов — это минимальные потребности. Также необходимо учитывать, что непереносные электроприборы, такие как плита, холодильник, духовка, должны питаться от каждой отдельной цепи.Это вопрос размера силовой нагрузки и надежности. Не нужно никого убеждать, что это хорошо, если холодильник не выключается из-за выхода из строя другой техники. Особенно в наше долгое отсутствие.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ — БОЛЬШЕ ЦЕПЕЙ, БОЛЬШЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

В старых домах не только нет розеток и ламп, они еще и распределены по нескольким цепям. Что такое электрическая цепь? Это часть установки с собственной защитой от перегрузки или короткого замыкания.Все цепи начинаются в распределительном устройстве и затем разветвляются, например, на несколько розеток. Но, как уже упоминалось, некоторые устройства питаются от выделенных цепей. Особенно те, которые имеют большую мощность или отключение которых было бы очень хлопотным.

В старых установках экономия в этом отношении зашла слишком далеко. Бывает так, что освещение на весь этаж представляет собой одну цепь. И что будет в случае неудачи? Мы остаемся в полной темноте и в этих условиях нам приходится спускаться по лестнице, чтобы добраться до коммутатора.Поэтому при ремонте будем исходить из того, что деление на цепи должно быть интуитивно понятным и обеспечивать безопасную эксплуатацию в любых условиях.

Розетки в одной комнате могут образовывать один контур, а вот в жилом помещении лучше сделать не менее двух. Стоит подумать, например, куда мы будем подключать удлинитель к электроинструменту в случае ремонта.

Теперь, когда вы решили внести изменения, стоит немного заранее выполнить установку. Мы задаемся вопросом, стоит ли нам когда-нибудь устанавливать наружные рольставни? Так давайте подведем электричество к окнам.Теперь добавление заглушенной электрической коробки требует небольших затрат и хлопот. Также стоит подумать о распределительном устройстве в перспективе. Практически уверен, что мы будем заменять его в любом случае. Стоит выбрать модель немного большего размера, чем нам нужно в данный момент.

Распределительное устройство является своего рода центром управления домашней электроустановкой . Благодаря новым модулям аксессуаров мы можем, например, добавить контроль времени выбранных устройств, новые защиты или просто добавить совершенно новые цепи.Трудно предсказать, что пригодится в будущем, но хорошо оставлять себе возможность маневрировать.

Большое распределительное устройство также означает более легкую сборку и возможность легко проверить состояние оборудования. (фото: Тоя (Ято))

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ – ЛУЧШЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Розетки и соединители для управления освещением, безусловно, являются самой заметной частью электроустановки . Неудивительно, ведь мы используем их много раз каждый день.Поэтому они должны находиться в легкодоступных, видимых местах. Их интенсивное использование приводит к неизбежному износу. Спустя годы они обычно грязные, поцарапанные и обесцвеченные. И даже если они все еще полностью функциональны, они не вписываются в обновленный интерьер.

Однако с годами само оборудование сильно изменилось. Кто 15 лет назад вообще думал, что в электрическую розетку может быть встроено зарядное устройство для мобильного телефона? Или что у нас может быть набор аудио- и мультимедийных (HDMI) разъемов в розетке на стене в гостиной? Чтобы включить свет, достаточно просто коснуться соответствующего выключателя или даже просто поднести к нему руку.Это не только интересный гаджет, но и очень удобное решение, например, над кухонной стойкой.

Это одна техническая вещь, но внешний вид оборудования также сильно изменился. Прежде всего, так наз. модульное оборудование, предназначенное для монтажа в несколько рам. Это позволяет элегантно сгруппировать несколько элементов. Материалы также изменились. Раньше коннекторы или розетки разных производителей имели немного разную форму, но почти всегда изготавливались из белого пластика.Сегодня они не только имеют разные цвета. Они могут быть изготовлены из стекла, керамики, нержавеющей стали, дерева или кожи.

ЭЛЕКТРОМОНТАЖ — СТАНДАРТЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Выбор защит в электроустановки , безусловно, дело специалиста. Вы должны хорошо понимать, как они работают и каковы их ограничения, чтобы эффект был действительно хорошим. Не будем экономить на безопасности, ведь иногда это вопрос жизни и смерти.

В прошлом единственной защитой было заземление или т.н.зануление и автоматические выключатели, широко известные как «вилки». Однако они защищают только в случае перегрузки или короткого замыкания. Эти элементы остались, но есть и новые, использование которых обязательно.

В настоящее время все схемы розеток т.н. устройства общего назначения должны быть защищены УЗО . Они обнаруживают утечку тока, вызванную, например, прикосновением кого-то к поврежденному устройству, и через тело протекает некоторый ток. В случае поражения электрическим током УЗО часто спасают жизни, отключая питание в течение доли секунды.

Ограничители перенапряжения защищают установку и подключенное оборудование от последствий внезапного повышения напряжения в сети, например, из-за близкого удара молнии или помех в сети электропитания. Все электронные устройства наиболее чувствительны к перенапряжениям. И это не только компьютеры и телевизоры, но и модули управления котлами, насосами и стиральными машинами. Электроники в нашем окружении просто предостаточно.

Популярные устройства защиты от перенапряжений сами по себе полезны, но они должны составлять только третью защиту в серии после устройств распределительного устройства и, возможно, разъемов.

В отличие от других защит работоспособность УЗО необходимо проверять ежемесячно. После нажатия кнопки «тест» выключатель должен сработать. (фото: Eaton Electric)

Ярослав Анткевич

.

---

Смотрите также

• Настройка роутера tp link как репитер
• Mikrotik настройка pppoe
• Uefi legacy boot
• Перестали работать клавиши
• Какую виртуальную машину выбрать для windows 10
• Краскопульт для грунтовки авто
• Лучшие самсунги 2021
• Просмотр флешки на компьютер
• Можно ли добавить социальную карту в google play
• Как понять почему тормозит компьютер
• Как поставить пароль на макбуке

Блок питания импульсный или трансформаторный что лучше

Чем отличается импульсный блок питания от обычного: особенности и отличия

Подавляющее большинство современной электроники работает на постоянном токе с малыми значениями силы и напряжения. Например, роутеры потребляют 12 вольт и 5 ампер, а смартфоны в большинстве случаев – 5 вольт и 2 ампера. Вот только в бытовой сети распространяется совершенно другой ток – переменный, с частотой 60 Гц, напряжением 220 вольт и (обычно) силой до 6 ампер.

Соответственно, для использования электронных приборов в бытовой сети этот ток надо как-то преобразовать. Для этих целей и используются блоки питания. Их задача – трансформация тока для придания ему определённых параметров напряжения, силы, а также частоты (превращения переменного в постоянный).

И если требуется выбрать подходящий блок питания либо соорудить самостоятельно, то чаще всего можно встретить два варианта – обычный, он же трансформаторный, и импульсный. И в чём разница, кроме конструкционной сложности, не всегда понятно. Поэтому в этой статье мы разберёмся, чем отличается импульсный блок питания от обычного, рассмотрим их особенности и отличия.

Обычные блоки питания (трансформаторного типа)

Трансформаторные блоки питания – одни из первых устройств для преобразования электричества. Они относятся к аналоговому типу, отличаются конструкционной простотой и сравнительно высокой надёжностью. Впрочем, и существенные недостатки вроде слишком крупных габаритов у них также имеются.

Основной функциональный элемент таких БП – трансформатор. Он состоит из двух индукционных катушек. На первую подаётся электричество из бытовой 220-вольтовой сети и создаёт электромагнитное поле. Оно, в свою очередь, наводит индукцию и создаёт электродвижущую силу на второй. Таким образом достигается понижение напряжения.

В дальнейшем электрический ток, созданный на понижающей катушке, передаётся на выпрямляющее устройство. Как правило, оно состоит из нескольких силовых диодов, включённых по схеме моста. Для сглаживания пульсирующего напряжения используется конденсатор, подключённый параллельно диодному мосту, а затем силовые транзисторы его стабилизируют.

В итоге на выходе формируется постоянный ток заданного напряжения и силы. Для регулирования параметров его работы используются специальные резисторы подстройки, включаемые в схему стабилизации.

Обычные БП (трансформаторного типа) характеризуются максимальной конструкционной простотой. В принципиальной схеме элементарного устройства – всего три детали: система катушек, диодный мост и конденсатор.

Ключевые достоинства обычных блоков питания:

Простота сборки и конструирования. БП необходимой мощности можно собрать самостоятельно – достаточно лишь понимать принцип работы и точно осознавать, для каких целей планируется использовать аппарат;

Высокая надёжность и долговечность. При правильной эксплуатации срок работы аппаратов практически не ограничен. Так, сегодня ещё можно найти функционирующие модели, выпущенные более нескольких десятилетий назад;

Доступность комплектующих. Все необходимые детали можно приобрести на радиорынках, у радиолюбителей и в специальных магазинах, заказывать какие-то определённые микросхемы из-за рубежа не требуется;

Не создают паразитные радиоволновые токи. Благодаря этому помехи в питающей сети или в конечных потребителях практически не наблюдаются.

Ключевые недостатки обычных блоков питания:

Низкий КПД. При передаче электричества трансформаторным способом огромная часть мощности просто теряется. Кроме того, из-за использования стабилизатора на выходе для получения стабильных параметров работы часть КПД дополнительно теряется;

Крупногабаритные. Причём чем мощнее БП – тем больше его вес и размеры. Как следствие, высокомощные и вовсе могут быть маломобильными;

Создают значительное электромагнитное поле. Тем самым они могут образовывать наводки в других линиях передачи сигнала – например, коаксиальных кабелях или «витой паре».

Все эти недостатки оказываются настолько критическими, что сегодня обычные БП в быту практически не используются. Вместо этого применяются импульсные.

Импульсные блоки питания

Импульсные блоки питания имеют сложную конструкцию и являются устройствами инверторного типа. Их ключевое отличие от обычных заключается в том, что входное напряжение подаётся сразу на выпрямитель. Затем оно формирует импульсы определённой частоты. За это отвечает отдельная подсистема управления, так что импульсные БП являются полноценными цифровыми устройствами.

Поскольку импульсные БП отличаются конструкционной и принципиальной сложностью, рассматривать схему их работы в рамках этой статьи не целесообразно. и

Ток из сети поступает на сетевой фильтр, минимизирующий входящие и исходящие искажения;

Преобразователь трансформирует синусоиду переменного тока в импульсный постоянный ток;

Инвертор, контролируемый через модуль управления, формирует из импульсного постоянного тока прямоугольные высокочастотные сигналы;

Ток поступает на импульсный трансформатор, который подаёт напряжение на различные элементы самого БП, а также на нагрузку;

После этого ток поступает на выходной выпрямитель, а затем сглаживается на выходном фильтре.

Такая система обеспечивает не только высокий коэффициент полезного действия, но и малые размеры устройства. Причём чем выше частота импульсов – тем компактнее БП за счёт уменьшения габаритов трансформатора.

Ключевые достоинства импульсных блоков питания:

Высокий КПД, составляющий, как правило, около 98%. Небольшие потери создаются их-за переходных процессов, возникающих при переключении ключа. Но они слишком незначительны, чтобы брать их в расчёт;

Компактные размеры и малый вес. Это достигается за счёт того, что импульсным БП не требуется массивный трансформатор.

Ключевые недостатки импульсных блоков питания:

Конструкционная сложность. Собрать такое устройство в домашних условиях без знаний в области электроники или электротехники практически невозможно;

Заметный нагрев при работе. Поэтому высокомощные импульсные БП оснащаются дополнительными системами охлаждения, которые приводят к увеличению размера и массы устройства;

Наличие высокочастотных помех. Как следствие, для использования в чувствительной аппаратуре такие блоки питания оснащаются фильтром помех, но и он не даёт 100% защиты от такого «мусорного сигнала»;

Мощность нагрузки должна входить в номинальный диапазон. При превышении или понижении её будут наблюдаться изменения выходного напряжения. Как правило, производители предусматривают это явление и устанавливают защиту от подобных нештатных ситуаций.

Компактные размеры и высокое значение КПД помогли импульсным БП распространиться максимально широко. Сегодня они применяются в зарядных устройствах мобильной электроники, компьютерной и бытовой техники, а также в системах электронного балласта осветительных приборов.

Сравнение импульсного и обычного блоков питания

Сравним эти два типа устройств, определив, какие лучше использовать в той или иной ситуации.

Тип блока питания

Обычный (трансформаторный)

Напряжение сначала понижается, а затем выравнивается

Напряжение сначала преобразуется, а затем понижается

Некоторые высокоточные и чувствительные к ВЧ-помехам устройства

Коэффициент полезного действия

Небольшой, особенно с учётом потерь на стабилизаторе

Как правило, крупные

Как правило, малые

Высокочастотные помехи в выходном токе

Требование максимальной и минимальной мощностей нагрузки

При прочих равных предпочтительнее использовать импульсные БП. Они обеспечивают больший КПД, а ещё весят от нескольких десятков граммов. Но в некоторых высокоточных, прецизионных устройствах лучше применять обычные (трансформаторные) модели, поскольку они не засоряют выходной сигнал помехами.

Лабораторный блок питания: импульсный или линейный какой выбрать? Устройство, схемы и их сравнение.

Лабораторный блок питания представляет собой востребованное среди профессионалов оборудование, которое активно используется инженерами, занимающимися разработкой и ремонтом различных электронных устройств. В настоящий момент существует огромное количество лабораторных источников питания. Число самых разных вариаций столь велико, что новичку будет непросто сориентироваться в таком многообразии оборудование. Чтобы выбрать оптимальный источник питания для определенных целей, рекомендуется разобраться в особенностях различных типов блоков, а уже после принимать решение о покупке.

Классификация лабораторных источников питания

Лабораторные источники питания можно классифицировать по самым разным параметрам. Наиболее популярный метод классификации – по принципу действия, в соответствии с которым все источники питания можно разделить на импульсные и линейные. Последние также называют трансформаторными.

Каждый из типов блоков имеет свои преимущества. Так, к примеру, импульсный блок питания характеризуется высоким коэффициентом полезного действия и значительно большей мощностью по сравнению с трансформаторными агрегатами. В тоже время линейный источник питания обладает такими достоинствами как простота и надежность конструкции, а также низкая стоимость ремонта и ценовая доступность запчастей.

Линейный блок питания

Традиционным блоком питания является линейный блок. Его конструкция состоит из автотрансформатора и понижающего трансформатора. Также имеется выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Преимущественное большинство моделей укомплектовано выпрямителем, состоящим из одного или четырёх диодов, составляющих так называемые диодный мост. При этом есть и другие конструкционные схемы, но они используются гораздо реже. В некоторых моделях после выпрямителя может быть инсталлирован специальный фильтр, который стабилизирует колебания в сети. Как правило, эту функцию выполняет высокоемкостный конденсатор. В некоторых моделях предусмотрены фильтры высокочастотных помех, стабилизаторы тока и напряжения и многое другое. Простейший линейный блок питания, возможно, сделать своими руками, при этом, основным и самым дорогим компонентом является понижающий трансформатор – Т1.

Схема линейного блока питания

Среди мастеров, которые специализируются на ремонте и обслуживании электроники и радиотехники, самым востребованным линейным блоком питания считается модель с выходными характеристиками напряжения в регулируемом диапазоне 0-30 В и тока в диапазоне 0-5А, например — источник питания постоянного тока YIHUA-305D. Этот блок представляет собой высокоточный агрегат, с помощью которого можно легко и тонко настраивать параметры переменного тока и напряжения в установленных номинальных рамках. Оборудование функционирует в двойном режиме – цифровой индикатор одновременно показывает актуальные показатели напряжение и выходного тока. Кроме того, данная модель имеет режим защиты от короткого замыкания (кз), перегрузки по току и функцию самовосстановления.

Импульсный блок питания

В наши дни преимущественное большинство используемых блоков питания – это агрегаты импульсного типа. Эти блоки представляют собой фактически инверторную систему. Принцип их работы прост – происходит предварительное выпрямление входного напряжения, после чего оно преобразуется в импульсы с увеличенной частотой и необходимыми параметрами скважности. В импульсных блоках питания используются небольшие трансформаторы, которых более чем достаточно, поскольку увеличение частоты повышает эффективность трансформатора, а значит нет необходимости в больших габаритах. Нередко сердечник трансформатора изготавливается из ферромагнитных материалов, что, помимо всего прочего, существенно облегчает конструкцию.

Что же обеспечивает стабилизацию напряжения? Эту функцию берёт на себя отрицательная обратная связь, которая поддерживает выходное напряжение на одном уровне. При этом не учитывается величина нагрузки и колебания входного напряжения. Импульсный блок питания, также возможно сделать, своими руками, но в этом случае основными компонентами являются, линейный регулятор — LM7809, либо ШИМ контроллер TL494, а также импульсный трансформатор Т1.

Схема простого импульсного блока питания

Наиболее востребованным среди профессионалов импульсным агрегатом, который пользуется спросом и среди любителей, и среди профессионалов, считается импульсный блок питания MAISHENG MS305D – эталон компактности и удобства. Этот лабораторный источник импульсного типа идеально подходит для стабильной работы самых разных электронных схем и устройств. Конструкцией предусмотрена возможность настраивать параметры переменного тока в диапазоне от 0 до 5 А и напряжения от 0 до 30 В, защита от кз, перегрева и перегрузки по току. Данная модель укомплектована плавными регуляторами, которые облегчают точный подбор напряжения и тока. Прибор оснащен удобным цифровым дисплеем, на котором в реальном времени отображаются параметры напряжения и переменного тока.

Что же выбрать? Преимущества и недостатки линейных и импульсных блоков питания.

К достоинствам импульсных агрегатов нужно отнести:
• Высокий коэффициент стабилизации;
• Высокий коэффициент полезного действия;
• Более широкий диапазон входных напряжений;
• Более высокая мощность по сравнению с линейными устройствами.
• Отсутствие чувствительности к качеству электропитания и частоте входного напряжения;
• Небольшие габариты и достойная транспортабельность;
• Доступная цена.

К явным недостаткам импульсных источников питания стоит отнести:
• Наличие импульсных помех;
• Сложность схем, что негативно сказывается на надежности;
• Ремонт далеко не всегда удается произвести своими руками.

Трансформаторные блоки питания также имеют ряд плюсов, среди которых:
• Простота и надежность конструкции;
• Высокая ремонтопригодность и дешевизна запчастей;
• Отсутствие радиопомех;

Как вы понимаете, у трансформаторных блоков питания есть и недостатки, среди которых:
• Большой вес и габариты, что часто делает транспортировку очень неудобной;
• Обратная зависимость между КПД и стабильностью выходного напряжения;
• Металлоемкость конструкции.

Лабораторные блоки питания на сегодняшний день представлены огромным ассортиментом агрегатов. Спросом пользуются и импульсные, и трансформаторные блоки. Удачный выбор оборудования напрямую зависит от того, какие цели вы преследуете, приобретая блок питания. Если вы хотите всегда иметь под рукой надежный агрегат с отсутствием радиопомех, который редко ломается и легко поддается ремонту, тогда стоит обратить внимание на трансформаторные блоки питания. Если же для вас важна мощность и коэффициент полезного действия, тогда вам стоит подробнее изучить импульсные устройства.

Наиболее мощные лабораторный блоки питания представлены импульсными моделями:

Выбор блока питания, трансформаторный или импульсный

В статье пойдет речь о выборе сетевого блока питания (который подключается к сети переменного тока 230В или 400В).
Под блоком питания понимается как обособленное устройство (адаптер), так и часть устройства. В качестве трансформаторного блока питания понимается блок питания на базе низкочастотного трансформатора. Под импульсным понимается блок питания со схемой формирования высокочастотных импульсов и высокочастотным трансформатором (дросселем в случае с flayback).

Итак Вы проектируете устройство или же оно у Вас уже имеется и его нужно запитать от сети т.е. нужен БП. Какой БП выбрать: трансформаторный или импульсный ? Однозначного ответа тут не может быть, у каждого типа блоков питания есть свои преимущества, недостатки и особенности, о них мы и поговорим в этой статье.

Сравнение и выбор блока питания будем выполнять по следующим основным критериям:

— развязка с сетью;
— пульсации и помехи;
— стабильность выходного напряжения.

Развязка с сетью

Предполагается, что выбираемый блок питания обеспечивает гальваническую развязку с сетью. Какой же из двух видов блоков питания обеспечит максимальную развязку ?
На первый взгляд выбор очевиден — трансформаторный блок питания так как импульсный имеет в своем составе Y конденсатор (или даже несколько) между входом и выходом.

Теоретически трансформаторный блок питания действительно обеспечивает полную развязку с сетью, но на практике это не всегда так, особенно для тороидальных трансформаторов.

При изготовлении тороидальных трансформаторов вторичная обмотка наматывается поверх первичной и между ними образуется паразитный конденсатор. При этом к паразитному конденсатору приложено переменное напряжение сети.
К сожалению значение межобмоточной емкости трансформаторов производители никак не нормируют.и узнать его можно только фактическим измерением «на месте». Общая тенденция такая, что чем выше мощность (размер) трансформатора, тем выше межобмоточная емкость. Кроме размера трансформатора, на значение межобмоточной емкости влияет качество изоляции.

Для примера на фото ниже приведены результаты измерения межобмоточной емкости различных тороидальных трансформаторов. Емкость измерялась RLC метром Е7-22 при частоте 120 Гц.




У Ш образных трансформаторов, обычно, первичная и вторичные обмотки разделены на отдельные секции, поэтому значение межобмоточной емкости значительно меньше.

Вернемся к импульсным блокам питания. Типовое значение емкости Y конденсатора между входом и выходом 2,2 нФ. Часто можно встретить более высокое значение вплоть до 4,7 нФ, реже меньшее значение 1 нФ.
Таким образом блок питания на мощном тороидальном трансформаторе между входом и выходом может иметь емкость соизмеримую или даже большую, чем в качественном импульсном блоке питания. При этом наличие емкости в импульсном блоке питания известно, а вот о такой особенности тороидального трансформатора обычно нигде не указывается.

Чем же «вредна» эта самая емкость ?
Прежде всего паразитным потенциалом на выходе относительно земли. Этот потенциал может составлять десятки вольт, и при касании выхода блока питания (или запитанного им устройства) заземленным паяльником или просто рукой, приводить к выходу устройства из строя.

В импульсных источниках питания для снижения потенциала на выходе относительно земли и дополнительного снижения помех устанавливают конденсаторы между выходом и заземлением. Рекомендуемая суммарная емкость конденсаторов не более 20 нФ.

Поскольку указанные конденсаторы устанавливаются не во все импульсные блоки питания, а величина межобмоточной емкости для тороидальных трансформаторов не нормируется, то при их использовании рекомендуется проверять наличие паразитного потенциала на выходе. Для этого можно использовать мультиметр в режиме измерения переменного напряжения и при включенном блоке питания один щуп взять в руку (или соединить с заземлением) второй соединить с выходом блока питания.

Другое негативное влияние межобмоточной емкости — проникновении сетевых помех. При этом импульсные блоки питания оказываются в более выигрышном положении т. к. у них в большинстве случаев устанавливается входной фильтр. Этот фильтр препятствует проникновению помех в сеть от импульсного блока питания и наоборот.

Итог. При выборе блока питания, если Вам требуется максимальная развязка с сетью, то лучше использовать трансформаторный блок питания с Ш сердечником и разделенными обмотками. При этом нужно учитывать, что Ш трансформатор имеет большее поле рассеяния и может наводить помеху 50 Гц. В некоторых особо чувствительных приборах устанавливаются последовательно два тороидальных трансформатора, чем обеспечивается высокая развязка и малая помеха 50 Гц.

Пульсации и помехи

Понятия пульсации и помехи достаточно близкие и могут иметь различное толкование. В данной статье под пульсациями понимаются колебания напряжения/тока вызванные естественными процессами. Под помехами понимаются колебания(выбросы) напряжения/тока вызванные различными «паразитными» явлениями. Например: колебания напряжения на выходе источника питания после выпрямителя и LC фильтра — пульсации. Всплески напряжения, вызываемые коммутацией ключей — помехи. Еще пример: колебания напряжения на выходе трансформаторного блока питания после выпрямителя и фильтра с частотой 100Гц — пульсации, наводимые полем рассеяния колебания напряжения в схеме — помехи. Грубо говоря помеха это неестественное (мешающее) колебание напряжения.
Может быть такая классификация не совсем научная и правильная, но она позволяет упростить изложение материала.

Для начала разберемся с пульсациями.
В случае с трансформаторным блоком питания пульсации выходного напряжения обычно выше, чем у импульсного (стабилизированного) блока питания. Это связанно с низкой частотой импульсов напряжения на выходе выпрямителя трансформаторного блока питания. Однако низкочастотные пульсации трансформаторного блока питания эффективно подавляются аналоговыми схемами (операционные усилители, линейные стабилизаторы и др.). Частота пульсаций импульсного блока питания составляет десятки и даже сотни килогерц. Степень подавления таких высокочастотных пульсаций по питанию аналоговых схем значительно меньше и они могут «проникать» на их выход. Например в схеме входного тракта АЦП на операционном усилителе пульсации по питанию могут накладываться на полезный сигнал. Для подавления высокочастотных пульсаций по цепям питания операционных усилителей часто используются RC фильтры: резистор сопротивлением 10-100 Ом и керамический конденсатор емкостью 0,1-10 мкФ. Если требуется уменьшить пульсации импульсного блока питания в силовой цепи, то используются дополнительные LC фильтры.

С помехами дело обстоит гораздо хуже.
Если величина пульсаций более менее поддается анализу на этапе проектирования, то оценить величину помех сложно.

В случае с трансформаторным блоком питания помехи создаются полем рассеяния трансформатора, у тороидальных трансформаторов оно меньше у Ш образных больше. Особенно «страдают» от этих помех аналоговые схемы, обрабатывающие низкоуровневые сигналы (прецизионные мультметры, усилители звуковой частоты, радио аппаратура). Для подавления помех от низкочастотного трансформатора используются экранирующие оболочки (кожухи) из стали или жести.

В импульсных блоках питания основные помехи создаются при переключении транзисторов и восстановлении диодов. Подавление этих помех очень обширная и достаточно скучная тема. Гораздо полезнее будет рассмотреть топологии (типы) импульсных блоков питания по формированию помех.

Обратно-ходовые (flyback) импульсные блоки питания с точки зрения помех самый неудачный выбор. Эти импульсные блоки питания среди прочих наиболее подвержены возникновению мощных импульсных помех. К проектированию и выбору таких блоков питания нужно подходить более тщательно, особенно если его мощность составляет десятки ватт .

Полумостовые (half-bridge) и мостовые (full-brige) импульсные блоки питания с точки зрения помех наиболее удачный выбор. Блоки питания данной топологии обычно имеют меньший уровень помех. Частным случаем полумостовых и мостовых импульсных блоков питания являются резонансные схемы в которых коммутация транзисторов осуществляется при нулевом напряжении или токе, из-за чего возникающие помехи минимальны.

Прочие топологии импульсных блоков питания занимают промежуточное место между обратно-ходовыми и полумостовыми (мостовыми) схемами.
Не стоит воспринимать эту классификацию буквально, величина помех сильно зависит от реализации и при неудачном исполнении резонансная схема может «фонить» сильнее качественно спроектированного и изготовленного flayback.

Итог. При выборе блока питания следует учитывать, что помех от импульсных блоков питания больше чем от трансформаторных, но помехи импульсных блоков более высокой частоты (обычно это десятки мегагерц) и малой продолжительности. Если помеху от трансформаторного блока можно услышать в прямом смысле, то помехи от импульсных блоков питания можно увидеть разве, что осциллографом. Это не значит, что помехи импульсных блоков питания можно игнорировать, сильный их уровень способен нарушить работу цифровых схем и создать помехи в радиоэфире. Но нужно учитывать, что во многих случаях незначительный уровень помех качественно спроектированного импульсного блока питания не оказывает существенного влияния на работу устройства ( и соседних устройств).

Стабильность выходного напряжения

Выбор блока питания мы осуществляем для определенного устройства и у него есть диапазон входных напряжений при котором оно будет корректно работать.

Напряжение на выходе трансформаторного блока питания может изменяться в значительном диапазоне. Изменение напряжения вызывают как изменение напряжения питающей сети, так и изменение нагрузки. Особенно сильная зависимость выходного напряжения от нагрузки у маломощных трансформаторов.

Рассмотрим пример трансформаторного блока на трансформаторе ТП-121-4.
Исходные данные:
— номинальное выходное напряжение трансформатора на холостом ходу 16,4В;
— номинальное выходное напряжение трансформатора под нагрузкой 11,2В.
— отклонение напряжения сети +-10% (ГОСТ 29322-2014).

Максимальное напряжение на выходе блока питания будет на холостом ходу при максимальном напряжение сети. Считаем Uвых = 16,4*1,1*1,4 = 25,3В.
Минимальное напряжение на выходе блока питания будет при максимальной нагрузке и минимальном напряжении сети. Считаем Uвых = 11,2*0,9*1,4=14,1В. Фактически под нагрузкой напряжение будет еще ниже из-за падения напряжения на диодах и из-за того, что фактически амплитуда импульсов тока в обмотках будет выше номинальных значений (емкость выпрямителя заряжается короткими импульсами) и следовательно падение напряжения на обмотках будет выше расчетных.

Расчет показывает, что на выходе трансформаторного блока питания напряжение значительно изменяется в зависимости от нагрузки и сетевого напряжения, в рассмотренном примере почти в два раза. Если требуется получить более стабильное (фиксированное) напряжение, то необходимо использовать дополнительные стабилизаторы напряжения. При использовании линейных стабилизаторов из-за большого разброса входного напряжения возникают существенные тепловые потери. При использовании импульсных понижающих step-down преобразователей потери значительно ниже, но габариты и стоимость увеличиваются, кроме того добавляется необходимость дополнительной фильтрации ВЧ пульсаций для чувствительных аналоговых схем.

Напряжение на выходе импульсного блока питания стабилизировано (если это стабилизированный блок питания, а не «электронный трансформатор» на IR2153), при изменении нагрузки или напряжения сети выходное напряжение изменяется незначительно. Если у блока несколько выходов, то контур стабилизации замыкается по наиболее мощному и тогда остальные (дополнительные) каналы являются условно стабилизированными. Напряжение на дополнительных выходах изменяется в зависимости от нагрузки, но изменения эти не так значительны как у трансформаторного блока, обычно колебания напряжения не превышают +-0,5В и если эти колебания критичны, то может быть установлен дополнительный стабилизатор, причем номинальное напряжение может быть подобрано так, чтобы тепловые потери были незначительными.

Итог. Напряжение на выходе трансформаторного блока питания значительно изменяется в зависимости от напряжения сети и нагрузки, особенно у маломощных блоков. У импульсных блоков питания напряжение на выходе для основного канала (по которому замкнут контур стабилизации) стабилизировано, а изменение напряжения в дополнительных каналах незначительно. Это позволяет сократить общее число стабилизаторов в схеме, а в некоторых случаях и вовсе отказаться от них.

Заключение

При выборе блока питания рекомендуется руководствоваться следующими правилами.

Трансформаторные блоки питания выгодно использовать для питания маломощных устройств требующих хорошей гальванической развязки с сетью, минимальных пульсаций и помех. При использовании трансформаторных блоков питания следует учитывать значительное изменение выходного напряжения при изменении напряжения сети и нагрузки. Ш образный трансформатор обеспечивает большую гальваническую развязку с сетью в сравнении с тороидальным, но имеет большее поле рассеяния и в чувствительных схемах может потребовать экранирования.

Импульсные блоки питания следует выбирать тщательно, отдавая предпочтение качественным и проверенным моделям. В большинстве случаев помехи от качественно спроектированных и изготовленных импульсных блоков питания не оказывают существенного влияния на устройства. При питании аналоговых схем высокочастотные пульсации импульсных блоков питания могут проникать на их выход, в этих случая применяют дополнительные RC или LC фильтры. При выборе мощного импульсного блока питания (более 100Вт) предпочтение стоит отдавать полумостовым и мостовым топологиям.

В целом из статьи следует вывод, что импульсные блоки питания в большинстве случаев лучше трансформаторных. При современном уровне техники так оно и есть, если импульсный блок питания качественный. Но для разовых или малосерийных устройств, с точки зрения затрат на разработку, трансформаторный блок питания при всех его недостатках может оказаться выгоднее, особенно в связке с понижающим step-down стабилизатором.

Модель линейного источника питания

Модель линейного источника питания

Эллиот Саунд Продактс

Конструкция линейного источника питания

© 2001 — Rod Elliott 
Последнее обновление страницы: май 2021 г.

---

Основной индекс Указатель статей

---

Содержимое
• Введение
• 1. Определения усилителя мощности
• 2. Требования к источнику питания
• 3. Трансформаторы
  • 3.1 Последовательное сопротивление трансформатора
• 4. ВА по сравнению с ваттами
• 5. Дальнейший анализ
  • 5.1 Напряжения и токи
  • 5.2 Увеличение емкости / размера трансформатора
  • 5.3 Главный миф о емкости
• 6. Типы выпрямителей
  • 6.1 Полная волна
  • 6.2 Двухполупериодный удвоитель напряжения
• 7. Температура
• 8. Значение конденсатора
  • 8.1 Пульсирующий ток конденсатора
  • 8.2 ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
• 9. Диоды выпрямителя
• 10.   Звук постоянного тока
• 11. Резюме
• 12. Предохранители и защита
• 13. Пусковой ток
• 14.   EMI (электромагнитные помехи)
• 15. Импульсные источники питания (SMPS)
• 16. Отказ от ответственности
• Ссылки

---

Введение

После поиска в Интернете справочного материала (и нашел очень мало!), эта статья показалась исчерпывающей по конструкции «простого» линейного источника питания для усилителя мощности. Источники питания необходимы для каждого типа усилителя (или любого другого электронного оборудования, если уж на то пошло), которое мы когда-либо будем использовать. Я не собираюсь иметь дело с «эзотерическими» конструкциями с интересными названиями, а просто с нерегулируемым линейным источником питания, который до сих пор является основой усилителей мощности звука. это , в частности , не включает импульсные источники питания, которые намного сложнее.

Эти линейные поставки ни для кого не должны создавать проблем, ведь они такие простые, правда? Неправильно!   Они кажутся простыми, но есть много взаимосвязанных факторов, которые следует учитывать, прежде чем приступать к следующему шедевру. Цель этой статьи — объяснить используемую терминологию, ловушки и подводные камни, а также дать некоторое представление с помощью нескольких практических примеров.

Большинство описанных общих принципов могут быть перенесены на более высокое или более низкое напряжение или ток без изменения основных параметров. Если напряжение увеличивается, вам просто нужно убедиться, что диоды рассчитаны на наихудший случай PIV (пиковое обратное напряжение), которому они будут подвергаться. Это зависит от типа используемого выпрямителя и более подробно описано ниже.

Одним из упущений, которое будет очевидным для многих читателей, является упоминание о вентильных (ламповых) выпрямителях. Вопреки твердому убеждению некоторых, у них ровно zero звук выигрывает в любом дизайне, но есть люди, которые (по причинам, которые я не могу определить) предпочитают, чтобы блок питания проседал под большой нагрузкой. Это легко воспроизвести, используя резисторы последовательно с кремниевыми диодами со значением, аналогичным указанному в паспорте клапана. Например, 5AR4 имеет типичное сопротивление пластины около 50 Ом при токе пластины 25 мА, а кремниевый диод, включенный последовательно с резистором 50 Ом, даст практически идентичные результаты. Все вентильные выпрямители также накладывают верхний предел на емкость после выпрямителя, и это обычно означает, что крышка фильтра слишком мала для обеспечения приемлемой фильтрации. Клапанные выпрямители имеют один (и только одна) полезная функция — они обеспечивают «мягкий пуск» по мере прогрева нитей накала или нагревателей.

Любой, кто утверждает, что может услышать разницу между ламповым и кремниевым диодным выпрямителем, либо страдает от принятия желаемого за действительное, либо от самообмана. Как всегда, любой тест должен быть двойным слепым, иначе полученные «результаты» не стоят времени, затраченного на их получение. Все зрительные тесты (где слушатель знает, что он/она слушает) недействительны, и это многократно доказано в самых разных дисциплинах. Должна быть возможность получить статистически значимый результат — получение правильного ответа в 50% случаев ничем не лучше догадок.

Вы также не найдете здесь ничего, что предлагало бы или рекомендовало сверхбыстрые или быстровосстанавливающиеся диоды, потому что для сети 50 Гц или 60 Гц просто нет смысла. Однако, как отмечалось в разделе 9, они не причиняют вреда , и если вы предпочитаете именно это, то используйте их во что бы то ни стало. Быстрые диоды незаменимы в импульсных источниках питания, поскольку они работают на частотах от 25 до 100 кГц и выше. Они «звучат» не лучше, чем обычные диоды, и опять же, только двойные слепые тесты покажут, сможет ли кто-то действительно слышу разницу. Помните, что идея выпрямителя и фильтра состоит в том, чтобы производить постоянный ток, который затем используется электроникой. Идея о том, что один тип выпрямителя якобы звучит «лучше», чем другой, довольно глупа. Нет доказательств того, что есть малейшая разница в качестве звука при использовании быстрых диодов, несмотря на бесчисленное количество необоснованных утверждений. В некоторых случаях вы можете получить небольшое снижение кондуктивных помех (высокочастотные помехи, возвращающиеся в сетевую проводку).

Есть одно приложение, где определенно рекомендуются быстродействующие диоды, и это для фильтров с дроссельным входом, где диоды подают выпрямленный переменный ток на крышку фильтра через катушку индуктивности. Эти здесь не рассматриваются, потому что они крайне редко встречаются в современном оборудовании, хотя внешне подобное расположение часто используется в регулируемых импульсных источниках питания.

Всем, кто хотел бы запустить моделирование трансформаторного источника питания, я предлагаю прочитать статью «Моделирование источника питания (не так просто, как кажется»), в которой описаны приемы, которые вы можете использовать, чтобы заставить симулятор эмулировать производительность «реального мира» трансформатора. трансформаторы и выпрямители.

Важно понимать, что так называемый «линейный» блок питания вовсе не является линейным. Ток подается от трансформатора (и сети) только , когда напряжение переменного тока больше, чем запасенный заряд в конденсаторах фильтра. Форма волны очень нелинейная и может вносить шум в любую близлежащую проводку (включая акустические кабели!). Сетевая и другая проводка переменного тока должна быть хорошо отделена от всей сигнальной проводки и проводки динамиков. Точка «земли» всегда должна быть взята от центрального отвода конденсаторов фильтра для раздельного питания, чтобы предотвратить попадание шума переключения диода в заземляющую проводку. Никогда не снимайте землю с центрального ответвления трансформатора, даже если между ним и крышками фильтров всего несколько миллиметров провода. Точно так же постоянный ток нужно брать с крышек фильтров, а , а не с мостового выпрямителя.

---

Необходимо помнить, что вторичные напряжения трансформатора почти всегда указываются при полном номинальном токе на резистивную нагрузку . Например, трансформатор на 100 ВА рассчитан на выходное среднеквадратичное значение 30 В при токе 3,33 А. При загрузке с 9Ом, вторичное напряжение будет составлять 30 В RMS (, если напряжение сети такое же, как номинальное первичное напряжение ! ), но при отсутствии нагрузки (отсутствие вторичного тока) напряжение будет около 33,5 В RMS, что дает Постоянное напряжение около 45В, включая диодные потери для мостового выпрямителя. При резистивной нагрузке регулирование составляет около 11,5 % (сравните это со значениями, показанными в таблице 4.1). При нагрузке с мостовым выпрямителем и фильтрующими крышками, за которыми следует нагрузка, переводящая трансформатор на полную нагрузку (24 Ом), напряжение постоянного тока падает с 46 В до 38 В, что соответствует регулированию хуже, чем на 17%. Это совершенно нормально, и происходит со всеми трансформаторами.

В результате все линейные блоки питания будут обеспечивать больше напряжения, чем ожидаемое, без нагрузки (или с малой нагрузкой) и меньше , чем ожидалось при полной нагрузке. Неспособность понять это является обычным явлением, в основном потому, что в большинстве статей, описывающих линейные источники питания, это либо не упоминается, либо приукрашивается, ожидая, что «все это знают». В действительности это знает каждый, кроме своих собственных измерений, которые могут быть (а могут и не быть) достаточно точными. «Знание» чего-то сильно отличается от наблюдения за явлением, но без точного понимания того, почему оно происходит.

Напряжение сети номинально 230 В или 120 В, но фактическое напряжение меняется от часа к часу (а иногда и от минуты к минуте). Допустимое отклонение обычно составляет ±10%, но очень часто оно превышается. Напряжение сети в Австралии номинально составляет 230 В, но нередко можно увидеть до 260 В (+13%), а иногда и больше (иногда я измерял среднеквадратичное значение до 265 В). Почти то же самое происходит повсюду, и в некоторых местах заявленная «точность» может составлять , что намного больше 9.0096 ±10%. Если входное (первичное) напряжение изменяется, то и вторичное напряжение изменяется прямо пропорционально. Это только одна из многих причин, по которым ваши напряжения постоянного тока отличаются от теоретических значений.

Никогда не ожидайте, что выходные напряжения трансформатора и/или выпрямителя будут такими же, как рассчитанные вами. Есть много переменных, большинство из которых непредсказуемы.

Мы ожидаем синусоиду от сети, но ее нет — она ​​всегда искажена. Степень искажения меняется в течение дня и зависит от текущей нагрузки на сеть. В разделе 5.1 дается больше деталей, но будет справедливо сказать, что «эмпирические правила», которыми мы все пользуемся, либо неверны, либо, по крайней мере, неточны. Удивительно, возможно (возможно???), это не имеет большого значения, потому что ошибки, создаваемые основными формулами, меньше, чем ошибки, вызванные изменениями сети и сопротивлениями обмоток трансформатора. Таким образом, вы можете продолжать использовать √2 (и его инверсию) и не беспокоиться об этом. Если вы понимаете, что результаты (очень) приблизительны, то вы уже на пути к пониманию линейных источников питания.

---

1. Определения усилителя мощности

Сами источники питания требуют нескольких определений (они обсуждаются далее в этой статье), но прежде чем мы начнем, необходимо понять требования к усилителю, который должен быть подключен. Это очень сильно влияет на то, как работает система снабжения.

Плохая практика заземления, например, подключение компонентов к ближайшей доступной точке заземления, также может создавать (и создает) проблемы, которые могут вызывать гудение или, что чаще всего, «жужжание» в сигнальных цепях. Это в равной степени относится к усилителям класса AB и класса A, но обычно более очевидно для класса A, поскольку максимальный ток потребляется постоянно. Поток рассеяния трансформатора также может вызывать гудение, поэтому убедитесь, что проводка постоянного тока, динамика и сигнальная проводка находятся вдали от трансформатора. Тороидальные трансформаторы имеют меньший поток рассеяния, чем трансформаторы E-I, но они все еще могут вызывать (и вызывают) проблемы.

Поскольку плотность магнитного потока трансформатора самая высокая при отсутствии нагрузки (или при малой нагрузке), любой механический шум будет наибольшим на холостом ходу и с низким уровнем звука, и именно здесь люди ожидают, что их оборудование будет бесшумным.

Усилители класса AB
Я буду называть стандартный усилитель мощности классом AB — из всех типов усилителей они являются наиболее распространенными. Любой усилитель, потребляющий ток покоя через выходные устройства, по определению относится к классу AB. Для истинного класса B вообще нет покоя, а выходные устройства будут проводить ровно на 180 градусов — это редкость.

Усилители класса AB

имеют очень широко варьирующийся потребляемый ток, который может составлять всего 20–100 мА или около того при отсутствии сигнала, но возрастает до многих ампер при работе. Основная проблема — это отвратительная форма волны тока на каждом проводе питания, обычно полуволновые импульсы, соответствующие содержанию программы.

Эти формы волны — это ток, а не напряжение — имеют четко определенные переходы и, как таковые, будут генерировать магнитное поле, которое изменяется в зависимости от тока. Поскольку резкий переход соответствует гармоникам высокого порядка, необходимо позаботиться о том, чтобы напряжения не наводились на входные каскады усилителя из линий питания. Из-за низкой индуктивности проводки усилителя эти проблемы будут создавать компоненты искажения, которые будут усиливаться на более высоких частотах.

Импульсы тока создает не только усилитель, но и комбинация выпрямитель/конденсатор фильтра. Диоды выпрямителя источника питания обычно проводят очень короткое время во время каждого цикла переменного тока — это может быть всего 3 или 4 градуса на холостом ходу, но как угол проводимости, так и амплитуда импульса тока будут увеличиваться по мере потребления большей мощности. от подачи.

Усилители класса A
Другим распространенным типом усилителя является усилитель класса A. Эти усилители непрерывно потребляют большой ток и создают совершенно другую нагрузку на источник питания. Импульсы тока с проводов питания исчезли, но теперь выпрямитель и фильтр должны постоянно выдерживать максимальный ток. Выходное напряжение всегда будет ниже ожидаемого — старое «правило» о том, что напряжение постоянного тока равно пику напряжения переменного тока (RMS × 1,414), не применяется.

Непрерывная нагрузка налагает новый набор ограничений на конструкцию источника питания, а использование усилителя класса А подразумевает, что сборщику уже нужен самый низкий уровень шума. Хотя шум на выходе постоянного тока источника питания (гудение/пульсация) обычно невелик из-за обширной фильтрации, регулирования или емкостного умножителя, шум переключения диодов в выпрямителе может стать более чем неприятным, если не принять надлежащих мер. .

Усилители класса D 9В настоящее время широко распространены усилители класса D 0019 в различных формах. Как и в усилителях класса AB, ток питания сильно зависит от выходного уровня, но у некоторых не очень хороший PSRR (коэффициент подавления напряжения питания), поэтому постоянный ток необходимо хорошо фильтровать. Есть и другая проблема, которую обычно называют «накачкой автобуса». Это может быть серьезной проблемой при высокой мощности, низкочастотном выходе и топологии типичного несимметричного (в отличие от мостового или BTL) усилителя класса D означает, что напряжение на шине питания увеличивается и может привести к отключению из-за перенапряжения или отказу усилителя.

Некоторые усилители класса D используют очень большие фильтрующие конденсаторы для поглощения мощности, возвращаемой от нагрузки, а другие используют два усилителя в «противофазе». Когда на один сигнал подается положительный сигнал, на другой — отрицательный, а входы и подключения динамиков меняются местами по отношению к другому каналу. Это естественным образом обеспечивается дизайном BTL. Противофазное соединение обеспечивает одновременное потребление тока от обоих источников питания (+ve и -ve) и предотвращает (или, по крайней мере, уменьшает) перекачку шины.

---

2. Требования к источнику питания

Возможно, несколько удивительно, но фундаментальные требования окончательной конструкции не сильно зависят от различной нагрузки, представленной различными типами усилителей, описанными выше. Отличия конечно есть, но в большинстве случаев они не меняют основы конструкции БП. Непрерывный номинал усилителя класса А означает, что вы должны спроектировать источник питания для постоянного (а не переходного) тока, но, поскольку мы обсуждаем правильно спроектированные, качественные источники питания, окончательный результат может быть очень похожим. Однако непрерывная сильноточная нагрузка всегда означает, что напряжение будет меньше ожидаемого.

Когда источник питания используется с усилителем, основные вещи, которые нам необходимо знать перед началом, следующие:

Выходная мощность и минимальный импеданс или …
Пиковый/средний ток
Допустимое напряжение пульсаций источника питания

Только с учетом этих трех критериев можно разработать подходящий блок питания практически для любого усилителя. В этой статье я не буду описывать сильноточные стабилизаторы или емкостные умножители — только основные элементы самого источника питания. Эти другие устройства сами по себе являются законченными конструкциями и полагаются на комбинацию выпрямитель/фильтр, чтобы обеспечить их постоянным током подходящего напряжения и тока.

---

3. Трансформаторы

Первым компонентом блока питания является трансформатор. Используя магнитную связь между обмотками, трансформатор используется для изоляции усилителя (и пользователей) от сетевого напряжения и для снижения (по крайней мере, для полупроводникового оборудования) напряжения до уровня, который может выдержать усилитель. Первичная обмотка будет рассчитана на 240, 220 или 120 В переменного тока в зависимости от того, где вы живете, а вторичная обмотка будет иметь более удобное (или менее враждебное для пользователя) напряжение, подходящее для усилителя.

Вопреки тому, что вы можете себе представить, максимальная плотность потока в сердечнике трансформатора достигается при без нагрузки . Это подробно описано в статье «Трансформеры», но здесь это снова упоминается, потому что это важно понимать. Если вы допускаете «альтернативную возможность», ваше понимание функций трансформатора приведет к предположениям, серьезно расходящимся с реальностью.

---

Выход постоянного тока:    Выход постоянного тока приблизительно равен вторичному напряжению, умноженному на 1,414, но, как мы увидим, это довольно упрощенный расчет, не учитывающий множество переменных. При легкой нагрузке это правило можно применять без опасений, и оно будет достаточно точным для большинства приложений. Когда происходит значительный ток, этот простой подход терпит крах.

Изменения в сети:    Они возникают во всех ситуациях, и напряжение сети в любой момент времени обычно несколько отличается от номинального напряжения, указанного поставщиком. Любое отклонение в 10% или менее можно считать «нормальным», и более значительные отклонения не являются чем-то необычным. Почти во всех случаях усилитель рассчитан на определенную выходную мощность при определенном импедансе нагрузки и при номинальном сетевом напряжении. Для тех, кто живет рядом с подстанцией или опорным трансформатором, ожидайте, что напряжение (и выходная мощность) будет выше, чем указано — остальные могут ожидать более низкое напряжение сети и меньшую мощность, особенно в периоды пикового использования электроэнергии.

Потери:    Поскольку все трансформаторы имеют потери, их можно игнорировать на этапе проектирования только для самых простых и наименее важных приложений. Для всего, где ожидается разумная производительность, вам нужно проделать больше работы, чтобы все было правильно.

Потери на намагничивание (также известные как потери в стали) — это ток, необходимый для поддержания проектного значения магнитного потока в сердечнике трансформатора. Вы ничего не можете сделать, чтобы повлиять на эти потери, так как они зависят от размера сердечника и конструктивных критериев производителя. Большие трансформаторы будут иметь большие потери на намагничивание, чем маленькие трансформаторы того же типа, но на них они будут меньше влиять из-за большей площади поверхности, которая позволяет трансформатору оставаться холодным без нагрузки. Маленькие трансформаторы (менее ~25 ВА) имеют большие потери на ВА, чем большие, и это одна из причин того, что маленькие трансформаторы сильно нагреваются даже без нагрузки.

Потери в стали максимальны на холостом ходу и уменьшаются по мере увеличения тока, потребляемого трансформатором. Потери в меди вызваны сопротивлением обмотки, минимальны на холостом ходу и возрастают с увеличением выходного тока. При проектировании трансформатора существует прекрасный баланс между потерями в железе и меди. Относительно высокие потери в железе означают, что потери в меди будут уменьшены (что улучшит регулирование), но если они слишком высоки, трансформатор будет перегреваться без нагрузки. Полное описание тока намагничивания и его влияния на регулирование выходит за рамки этой статьи, и, поскольку вы мало что можете с этим поделать, это не будет обсуждаться далее. Более подробная информация доступна в статьях о трансформаторах. Интересно (но более или менее неуместно) отметить, что плотность магнитного потока сердечника трансформатора максимальна без нагрузки, и уменьшает по мере увеличения нагрузки. Многие люди ошибаются и предполагают, что все должно быть наоборот. Это не!

Шум сети:  Шум может легко проникать через трансформатор как в поперечном, так и в синфазном режимах. Поперечный шум — это любой шум или искажение формы волны, которые эффективно накладываются на входящую форму волны переменного тока и проходят через трансформатор вместе с полезным сигналом — сетью.

Синфазный шум — это любой шумовой сигнал, общий как для активного (горячего), так и для нейтрального проводов сети. Это связано через трансформатор не магнитно, а емкостно. Чем выше емкость между первичной и вторичной обмотками, тем больше синфазных помех проникнет в усилитель. Популярный тороидальный трансформатор в этом отношении намного хуже обычных пластинчатых трансформаторов EI (Ee-Eye) из-за большой межобмоточной емкости. Поможет электростатический экран, но он редко встречается в тороидальных трансформаторах массового производства. Обычный трансформатор, как правило, лучше, и, используя бок о бок обмотки вместо концентрических обмоток, синфазный шум можно уменьшить на порядок.

Входные сетевые фильтры

могут в некоторой степени удалить любую форму высокочастотного компонента шума, а большие пики можно укротить с помощью металлооксидных варисторов (MOV), которые эффективно закорачивают шумовой импульс, уменьшая его до уровня, который (надеюсь) неслышим. Вопреки убеждениям некоторых, панацеи от шума не существует, и лучше всего бороться с ним в оборудовании, а не в популярном сейчас (но в основном неправильно понятом) представлении о том, что дорогой сетевой шнур вылечит все.

Регулирование: Если указано, регулирование основано на резистивной нагрузке в течение полного цикла, но при использовании во входном емкостном фильтре (99,9% всех источников питания усилителя) приведенные и измеренные значения никогда не будут совпадать.

Поскольку приложенный переменный ток большую часть времени проводит при напряжении ниже напряжения конденсатора, диодная проводимость отсутствует. В течение коротких периодов, когда диод проводит, трансформатор должен восполнить всю энергию, отводимую от конденсатора в промежуточный период между проводимостями диода.

Рассмотрим источник питания, как показано на рис. 1. Это полностью обычный двухполупериодный емкостной входной фильтр (для удобства он показан однополярным). Предполагается, что схема имеет полное эффективное последовательное сопротивление 1 Ом, включая сопротивления обмоток трансформатора (первичную и вторичную) и диодные потери. Конденсатор C1 имеет значение 4700 мкФ. Трансформатор имеет номинальное вторичное напряжение 28В.


Рис. 1. Двухполупериодный выпрямитель с конденсаторным входным фильтром

Трансформатор рассчитан на 60 ВА и имеет первичное сопротивление 15 Ом и вторичное сопротивление 0,5 Ом. Это рассчитано на внутреннее сопротивление потерь в меди 0,75 Ом на вторичной обмотке (обозначается как Rw (сопротивление обмотки).

При нагрузке 20 Ом, как показано, и при выходном токе 1,61 А проводимость диода составляет около 3,5 мс, а пиковое значение тока, протекающего через конденсатор, составляет 5,36 А — 100 раз в секунду (интервал 10 мс). Следовательно, проводимость диода составляет 35% цикла. Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора 2,98А.

Вторичные усилители переменного тока	2,98A RMS	7.0A Пик
Вторичные вольты переменного тока (загружен)	26,39 В. RMS	39,61V Пик
DC Curance	1.61A
DC напряжение (загружено)	32. 2V
DC Voltage (UNLARKED)0005	38,45 В
Напряжение пульсаций постоянного тока	722 мВ среднекв. Пульсации на нагрузке составляют 2,24 В пик-пик (722 мВ среднеквадратичное значение) и представляют собой ожидаемую пилообразную форму волны. Среднее напряжение постоянного тока на нагрузке составляет 32,2 В. Напряжение холостого хода этого источника питания составляет 38,45 В, поэтому при нагрузке всего 1,6 А регулирование составляет … Рег (%) = ((V n — V l ) / Vn) × 100 Где V n — напряжение холостого хода, а V l напряжение под нагрузкой Для этого примера это достаточно близко к 16%, что вряд ли является хорошим результатом. Для сравнения, фактическое регулирование трансформатора будет порядка 5% при резистивной нагрузке для тока нагрузки 2,14 А при 28 В. Обратите внимание, что среднеквадратичное значение тока во вторичной обмотке трансформатора составляет 2,98 А переменного тока (примерно постоянный ток, умноженный на 1,8) при токе нагрузки 1,61 А постоянного тока — так и должно быть, иначе мы получим что-то даром — практика осуждается физиками и налоговыми органами. Выходное напряжение трансформатора больше не является синусоидой — верхние частоты «обрезаются» из-за высокого пикового тока. При токе нагрузки переменного тока с пиковым значением 7 А потери напряжения из-за сопротивления обмотки определяются как V Loss  = R Windings  × I Peak , что составляет пиковое значение 5,25 В, которое «теряется» на сопротивлении обмотки, когда диоды проводят. Реальность сложнее, чем показывает простой расчет, но выходное напряжение постоянного тока все же снижено до 32 В, а не до ожидаемых 38 В. Не существует простой формулы для расчета выходного напряжения постоянного тока при заданном токе, и обычно его легче измерить, чем пытаться вычислить. Симуляция работает, но только , если известны сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора и прямое напряжение диода при пиковом токе (все это трудно измерить!). Выходная мощность составляет 32,2 В × 1,61 А = 51,8 Вт, а входная мощность составляет 28 В × 2,98 А = 83 ВА. Входная мощность сложнее измерить и представляет собой сумму выходной мощности и потерь всех систем. Для этого примера мы предположим, что сумма потерь составляет 10 Вт, поэтому входная мощность составит 62 Вт. Таким образом, если входная мощность составляет 62 Вт, а напряжение, умноженное на ток, составляет 83 ВА, то коэффициент мощности … PF (коэффициент мощности) = фактическая мощность / полная мощность = 62/83 = 0,75 Есть много потерь, большинство из которых вызвано сопротивлением обмотки трансформатора. Диодный мост потребляет дополнительно 2,5 Вт при токе, используемом в этом тесте. Даже ESR конденсаторов (эквивалентное последовательное сопротивление) добавляют небольшие потери, как и внешняя проводка. Также есть дополнительные небольшие потери — «потери в железе» сердечника трансформатора, представляющие собой комбинацию тока, необходимого для поддержания уровня магнитного потока трансформатора, плюс потери на вихревые токи, которые нагревают сам сердечник. Потери в железе наиболее значительны при отсутствии нагрузки и уменьшаются с увеличением нагрузки. Несмотря на то, что трансформатор перегружен, при кратковременной перегрузке повреждения не будет. Трансформаторы обычно рассчитаны на среднюю мощность (ВА) и могут выдерживать большие перегрузки до тех пор, пока не будет превышена средняя долговременная мощность. 3.1 Сопротивление серии трансформатора Как описано выше, я предположил, что общее эквивалентное последовательное сопротивление вторичной обмотки трансформатора составляет 0,75 Ом, что примерно типично для используемого здесь трансформатора мощностью 60 ВА. Более крупные трансформаторы будут иметь более низкое последовательное сопротивление (и наоборот), и эквивалент можно рассчитать — это проще, чем измерять его под нагрузкой. Если вторичное сопротивление составляет, скажем, 0,5 Ом для трансформатора 240–30 В, то первичное сопротивление будет (или должно быть) порядка 15 Ом. Фактическая цифра будет варьироваться от одного типа трансформатора к другому (например, «обычные» пластины EI (ee-eye) по сравнению с тороидальными). Эффективное последовательное сопротивление первичной обмотки рассчитывается (приблизительно) по … R e = R p / (T r )² Где R e эквивалентно первичному сопротивлению, R p измеряется первичное сопротивление, а T r — коэффициент витков (в в этом случае 240/30 = 8 Следовательно… R e = 15/64 = 0,234 Ом Теперь это значение добавляется к вторичному сопротивлению для расчета общего последовательного сопротивления. Пожалуйста, не беспокойтесь по электронной почте, чтобы сообщить мне, что эти цифры неверны — это сделано в качестве грубого приближения — расчет фактических значений для трансформаторов сам по себе достоин статьи (которую я не собираюсь писать! ). Однако для большинства трансформаторов вышеизложенное будет на удивление близко к действительности, и вполне вероятно, что отклонения измерений превысят любую небольшую погрешность расчета (в основном из-за тока намагничивания). Хорошо спроектированный трансформатор будет иметь (почти) равные эквивалентные сопротивления первичной и вторичной обмотки. Дело простое в том, что точность здесь совершенно не важна, так как в силовой проводке сети от электростанции до первичной обмотки силового трансформатора есть еще и последовательное сопротивление. Это будет варьироваться от одной торговой точки к другой и от одного дома к другому. Хотя его можно измерить, это совершенно бессмысленное занятие, поскольку оно будет иметь значение только для одного домохозяйства. Другими факторами являются фактическое напряжение питания (номинальное 120 В, 230 В и т. д.), которое сильно меняется изо дня в день и от часа к часу. Как бы то ни было, фактическое напряжение питания составляло 233 В, когда я измерял импеданс сети примерно 0,8 Ом на своем рабочем столе — это помогает? Теперь мы будем делать то, что делают все остальные, и полностью игнорировать это не потому, что это неважно, а потому, что мы ничего не можем с этим поделать. В рамках проекта должен быть сделан допуск , чтобы учесть самые высокие и самые низкие напряжения, которые могут возникнуть при нормальном использовании. Однако — и опять же, как бы то ни было — ваш усилитель мощностью 100 Вт / 8 Ом будет уменьшен до чуть более 90 Вт, просто подключив нагреватель мощностью 2400 Вт к соседней розетке, исходя из импеданса электропроводки 0,8 Ом и подлинного напряжения питания 230 В (до подключения нагревателя). Ситуация, вероятно, будет немного хуже в США, потому что гораздо более низкое напряжение питания переменного тока означает, что все токи удваиваются при той же мощности. Да, проводка более толстая, но могут играть роль и другие факторы (такие как сопротивление на конце, в лучшем случае переменная величина). 4. ВА по сравнению с ваттами Необходимо различать мощность (Ватт) и ВА. Мощность — это мера работы, и вполне возможна (фактически распространена) ситуация, когда есть напряжение и ток, но мало или совсем нет работы. Произведение напряжения и тока равно Вольтам × Амперам, или ВА, и обычно существует большая разница между ВА и Ваттами. Отношение ватт к ВА называется коэффициентом мощности, который имеет максимальное (и идеальное) значение, равное единице. Если у вас 100 ВА и 50 Вт, коэффициент мощности равен 0,5. Различные нагрузки (емкостные или индуктивные) потребляют ток с выхода трансформатора, усилителя или источника питания. Если нагрузка чисто индуктивная или емкостная, мощность (работа) вообще отсутствует, даже если ток может быть довольно высоким. Этим славятся люминесцентные осветительные приборы, в которых сила тока может в несколько раз превышать ожидаемую, исходя из номинальной мощности ламп. Это явление называется «коэффициентом мощности», и коэффициент мощности, равный 1, означает отсутствие потерь мощности из-за индуктивности или емкости. Точно так же коэффициент мощности (PF), равный 0, означает, что есть много напряжения и тока, но нет мощности. В случае флуоресцентного освещения используются конденсаторы для коррекции коэффициента мощности, чтобы попытаться поддерживать коэффициент мощности как можно ближе к единице. Если этого не сделать, проводка к арматуре (особенно в крупных коммерческих зданиях) будет перегреваться, а на местную электроподстанцию, да и на всю электросеть, ложится гораздо большая, чем необходимо, нагрузка. У электроснабжающих компаний во всем мире одинаковые проблемы, и в большинстве стран существует законодательство, определяющее минимально допустимый коэффициент мощности для любой установки. Импульсные блоки питания, используемые в компьютерах, имеют очень плохой коэффициент мощности, но существует множество новых конструкций, улучшающих этот показатель. Можно ожидать, что они станут обязательными в недалеком будущем, поскольку плохой коэффициент мощности делает электроэнергию более дорогой для поставки и, следовательно, более дорогой для потребителя. Обратите внимание, что я не собираюсь подробно освещать тему коэффициента мощности (на самом деле так оно и было!), но базовое понимание полезно и сделает некоторые из следующих сведений более осмысленными. Для тех, кто действительно хочет знать больше, см. раздел Коэффициент мощности, активная коррекция коэффициента мощности и реактивное сопротивление. В этих статьях подробно рассматривается коэффициент мощности. Силовому трансформатору все равно, совершается работа на выходе или нет. Он имеет внутреннее сопротивление и индуктивные потери и заботится только о входном напряжении и токе. Силовой трансформатор может быть перегружен и разрушен большой емкостью непосредственно на выходных клеммах. Конденсатор даже не греется, так как не рассеивает мощность и не работает. Трансформатор «видит» только ток нагрузки и пропорционально нагревается — если номинальная мощность ВА постоянно превышается, трансформатор в конечном итоге перегреется и умрет. Точно так же трансформатор может эксплуатироваться на 500% своих номиналов в течение короткого периода времени, и пока у него есть достаточно времени для охлаждения между перегрузками, испытание не повлияет на него. К сожалению, эта в остальном полезная характеристика бесполезна в аудио, так как напряжение будет слишком сильно падать с нагрузкой, и выходная мощность усилителя сильно пострадает. Сказав это, большинство «массовых» усилителей мощности будут экономить на трансформаторе и полагаться на рабочий цикл типичного программного материала, чтобы обеспечить адекватное напряжение питания для обычных музыкальных сигналов. Непрерывная (ошибочно называемая среднеквадратичной) мощность будет ниже, иногда значительно. Термин «динамический запас» раньше использовался для описания разницы между постоянной и пиковой выходной мощностью. Большое значение (2 дБ и более) указывает на то, что трансформатор слишком мал для этой работы, так как напряжение питания падает при длительной нагрузке. Поскольку мы собираемся использовать трансформатор недружественным образом, с выпрямителем и большой емкостью в качестве нагрузки, номинальная мощность ВА намного выше, чем может указывать номинальная мощность усилителя. Есть несколько основных практических правил для наиболее распространенных типов выпрямителей, и они показаны ниже. Следующая таблица взята из второй статьи о трансформерах («Трансформеры — Основы — Часть 2»). Это настолько полезно, что стоит повторить, и касается тороидальных трансформаторов. Типы E-I будут тяжелее для одного и того же рейтинга, а показанные цифры будут немного отличаться. 4 1. 2,2504669 VA Reg % R p Ω — 230V R p Ω — 120V Diameter Высота Масса (кг) 15 18 195 — 228 53 — 62 60 31 0,3 30 16 89 — 105 24 — 28 70 32 0,46004 0,46 50 14 48 — 57 13 — 15 80 33 0,65 80 13 29 — 34 7,8 — 9,2 93 38 0,9004 0,9004 120 10 15 — 18 4,3 — 5,0 98 46 160 9 10 — 13 2,9 — 3,4 105 42 1.5004 225 8 6,9 — 8,1 1,9 — 2,2 112 47 1,90 300 7 4,6 — 5,4 1,3 — 1,5 115 58 500 6 2,4 — 2,8 0,65 — 0,77 136 60 3,50005 625 5 1,6 — 1,9 0,44 — 0,52 142 68 800 5 1,3 — 1,5 0,35 — 0,41 162 60 5,1000 1000 5 1,0 — 1,2 0,28 — 0,33 165 70 6.50 Таблица 4.1 — Типичная спецификации преобразования тороида Таблица 4. 1 Было рассчитано первичное сопротивление для всех примеров в приведенной выше таблице — это значение редко указывается производителями. Сопротивление показано как для первичных обмоток 230 В, так и для 120 В. Знание основ на этом уровне часто очень удобно — вы можете определить приблизительную номинальную мощность трансформатора, просто зная его вес и первичное сопротивление. Вторичное сопротивление можно рассчитать по первичному сопротивлению и коэффициенту витков. Результат, полученный при использовании номинального коэффициента трансформации (на основе указанных первичных и вторичных напряжений), является достаточно точным для большинства целей. Как видно из предоставленного диапазона, сопротивление первичной обмотки может быть на 15 % ниже расчетного, чтобы уменьшить плотность тока в первичной обмотке. (См. «Повторное использование трансформаторов» для другой таблицы, охватывающей более широкий диапазон номиналов ВА.) 5. Дальнейший анализ Чтобы правильно увидеть влияние потерь и токов, с этого момента будет использоваться более простая схема. Он состоит из «идеального» генератора 25 В RMS, а потери в меди моделируются сопротивлением. Поскольку двухполупериодный мостовой выпрямитель является очень распространенной конфигурацией, именно его следует использовать для последующего подробного анализа. Во всем есть вариации и исключения, но симуляции и испытания в реальных условиях на этих простых схемах очень близки, так что это то, что следует использовать. Простое сопротивление является нагрузкой, и мы увидим огромные различия в пиковом переменном токе, пульсирующем токе конденсатора и выходном напряжении при изменении различных параметров. Четкое понимание поведения трансформатора, выпрямителя и фильтрующего конденсатора имеет важное значение для разработки эффективных источников питания. 5.1 Напряжения и токи На рис. 2 показаны напряжения и токи в типичном источнике питания. Осциллограммы будут рассмотрены в ближайшее время, а пока нас интересуют средние значения тока и напряжения в каждой секции источника питания. Напряжение генератора составляет 25 В RMS, и для этого источника питания я использовал сопротивление вторичной обмотки 0,75 Ом, что примерно эквивалентно трансформатору на 120 ВА. Напряжения и токи являются среднеквадратичными, хотя на практике очень немногие измерители среднеквадратичных значений могут дать точное считывание скачкообразной формы волны тока. Рис. 2. Базовый мостовой выпрямитель — напряжения и токи Обратите внимание на большую разницу между выходным током постоянного тока, током пульсаций конденсатора и входным переменным током. Важные параметры перечислены в таблице ниже … 1 V. Параметр Стоимость (AC)/ Среднее (DC) Пик 40004 4 23.55 V 31 310008 9 9.53.55 V 49.53.55.0005 2.71 A 6.40 A DC Voltage 28. 9 V — DC Current 1.44 A — Ripple Current 2.29 A 4.95 A ** Напряжение пульсаций 655 мВ 2,08 В (размах) Таблица 5.0. Напряжение питания и ток ** Эта цифра несколько вводит в заблуждение, так как есть цикл зарядки и разрядки. Во время разряда присутствует относительно постоянный ток -1,44 А (отрицательный означает ток течет через конденсатор). В течение периода заряда выпрямитель берет на себя подачу тока на нагрузку и перезаряжает конденсатор с указанным пиковым током. Среднее значение используется для постоянного тока и среднеквадратичное значение для переменного тока. Входная мощность ВА (вольт × ампер) составляет 25 В × 2,7 А, или 67,75 ВА, входная мощность составляет 49,5 Вт (моделируется), а выходная мощность составляет 41,8 Вт, поэтому всего в процессе выпрямления и фильтрации было потеряно 7,7 Вт. Суммарный коэффициент мощности определяется … PF = мощность / ВА PF = 49,5 / 67,75 = 0,73 Коэффициент мощности на первичной обмотке трансформатора будет очень близок к показателю вторичной обмотки трансформатора хорошего качества. Коэффициент мощности не считается особенно важным для линейных источников питания, подходящих для аудиоприложений, поскольку средняя мощность довольно мала. Это меняется для промышленных приложений, потому что многие крупные потребители электроэнергии оплачиваются дополнительно, если они не поддерживают коэффициент мощности не менее 0,9.(резистивные нагрузки имеют коэффициент мощности, равный единице, что является идеальным). Около 5,5 Вт теряется из-за потерь в меди в трансформаторе (рассеивается на резисторе 0,75 Ом, имитирующем сопротивление обмотки). Каждый диод рассеивает около 550 мВт (всего 2,2 Вт для всех 4 диодов), в результате чего общие потери составляют 7,7 Вт, как показано выше. Попытка количественно оценить каждую отдельную потерю является относительно бессмысленным занятием, поскольку конечным результатом является создание работающего источника питания, а с потерями мы ничего не можем поделать. В действительности потери могут отличаться от рассчитанных, поскольку среднеквадратичные значения основаны на чистом входном синусоидальном сигнале — это несколько сомнительно (хотя вполне приемлемо для целей этой статьи), поскольку мощность сети никогда не бывает идеальной синусоидой. На каждом диоде во время проводимости теряется от 0,7 до 0,9 В, но на практике это значение зависит от допустимого тока диодов выпрямителя. Поскольку это мостовой выпрямитель, на пиках +ve и -ve сигнала есть два диода, поэтому общая потеря напряжения составляет 1,8 В, поэтому выходное постоянное напряжение должно быть около 32 В. Измеренные значения 23,55 В переменного тока и 28,9 В постоянного тока являются прямым результатом искажения формы волны. Поскольку ток потребляется только на пике формы волны переменного тока, входной сигнал выпрямителей не является синусоидой. Кривые напряжения и тока показаны ниже, и видно, что кривая напряжения была «сглажена» на пиках. Это связано с высоким пиковым током, потребляемым в это время, и ни один вольтметр не даст правильного значения — вы должны использовать осциллограф, чтобы иметь возможность измерить размах сигнала. Возможно, вы не заметили его сразу, но посмотрите на форму волны напряжения на рис. 3.  Это больше не синусоида, а среднеквадратичное значение напряжения равно , а не . !   Пиковое напряжение составляет 31 В, но среднеквадратичное значение напряжения для составляет 23,55 В, что является довольно значительной ошибкой (1,63 В) по сравнению со стандартным соотношением √2, в которое нас всех заставили поверить. Несколько неожиданно возможно, подобная ошибка является нормальным явлением при питании от сети, так как это тоже не синусоида !   Сеть почти всегда будет демонстрировать аналогичное «сглаживание» на пиках сигнала, поэтому, хотя измеритель «истинного среднеквадратичного значения» даст вам правильные показания, использование √2 для определения напряжения постоянного тока будет неправильным. «Баггер!» — сказал Пух, выбрасывая все свои мультиметры в мусорное ведро. Рис. 3. Кривые напряжения и тока Отображает дополнительную информацию о ранее выполненных измерениях напряжения и тока. Оба важны для понимания процесса исправления. Пиковое входное напряжение переменного тока составляет всего 32 В, тогда как обычно мы ожидаем 25 × 1,414 = 35 В. Кажется, у нас отсутствует некоторое напряжение (падение на диоде 35–1,8 В составляет 33,2 В), а не 28,9 В.В постоянного тока измеряется мультиметром. При осмотре с помощью осциллографа и измерении пиковых токов (симулированных или с помощью токоизмерительного датчика) мы обнаруживаем, что падение напряжения на сопротивлении обмотки трансформатора намного больше ожидаемого из-за пиковых токов 6,4 А. Это вызывает внутреннее падение напряжения на 4,8 В, а не на 2 В, как можно было предположить, исходя из сопротивления 0,75 Ом и среднего тока 2,71 А. Осциллограф показывает, что пиковое напряжение постоянного тока выше среднего значения, показанного измерителем, и составляет 29.96V … все действительно становится на свои места, но только при внимательном рассмотрении всего процесса. Вы никогда не поймете по-настоящему весь процесс, если не изучите каждый из многочисленных факторов, влияющих на него. Обратите внимание, что сигналы на рис. 3 были сняты в разных точках схемы и находятся в фазе. Положительная часть выходного пульсирующего напряжения, пики переменного тока, положительные пики пульсаций тока конденсатора и выравнивание входного переменного напряжения происходят в одно и то же время. Не существует «простых» ответов на вопрос о разнице между переменным и постоянным током. Это зависит от типа выпрямителя, значения емкости, используемой в качестве основного фильтрующего элемента, и характера нагрузки. Динамические нагрузки являются реальностью для источников питания усилителей, но невозможно определить «типичную» динамическую нагрузку, поскольку она зависит от материала музыкальной программы. Низкие частоты, как правило, имеют более широкую динамику, чем средние или высокие частоты, но это почти невозможно смоделировать каким-либо осмысленным образом. Полезный анализ может быть выполнен только при статической нагрузке, и я использовал оценку, основанную на половине максимальной установившейся «среднеквадратичной» выходной мощности одного усилителя с питанием ±35 В (100 Вт на 4 Ом). Нагрузка, используемая для каждого показанного примера, основана на двойном источнике питания (положительный и отрицательный выходы), обеспечивая общую выходную мощность (достаточно близкую к) 50 Вт при общем номинальном напряжении 70 В (2 × 35 В). Стереоусилитель просто увеличивает нагрузку на трансформатор, выпрямитель и фильтр. Rectifier AC RMS DC Average Ratio Bridge 1.89 A 740 mA 2.55 Full Wave 1.89 A 740 мА 2,55 Doubler 3,67 A 730 мА 5,0 Half Wave Примечание 1 0005 2,34 А 722 мА 3,24 Таблица 5.1 – Типы выпрямителей Примечание 1. Хотя однополупериодный выпрямитель выглядит нормально, ток трансформатора однонаправленный и вызовет насыщение сердечника любого трансформатора, что приведет к отказу. срочно !   Тороидальный трансформатор почти мгновенно перегорает сетевой предохранитель, в то время как у трансформатора E-I может пройти несколько секунд, прежде чем предохранитель перегорит. Не используя предохранитель приведет к выходу из строя трансформатора . Как отмечалось в нескольких местах, однополупериодные выпрямители не рекомендуются для любого источника питания , и их не следует использовать, если ожидаемый ток превышает несколько миллиампер. Я никогда не использую однополупериодные выпрямители для питания, независимо от выходного тока. Предлагаю читателю придерживаться той же точки зрения — нет нужды в простоте, когда диоды такие недорогие! Все эти результаты являются «установившимися» и не включают пусковой ток. Точная разница зависит от многих факторов и должна рассматриваться только как ориентир. Совершенно очевидно, что переменный (действующий) ток равен всегда на больше, чем постоянный (средний) ток, но единственная схема, которую обычно используют для двойного питания, — это двойной двухполупериодный мостовой выпрямитель. В некоторых случаях источник питания будет использовать схему «двойное моно» (два трансформатора, мостовые выпрямители и конденсаторы фильтров), но это мало что меняет. Это означает, что вы используете больше диодов (или пару мостов), но это не влияет на основную физику. Хотя эти расчеты показывают, что номинальная мощность трансформатора должна быть выше, чем вы ожидаете, в действительности музыка достаточно динамична, так что даже явно недооцененный трансформатор часто вполне годится, при условии, что усилитель не доведен до ограничения на на более-менее постоянной основе (поскольку может случиться с гитарными усилителями). Вы также увидите, что значения, показанные здесь, отличаются от значений, показанных в таблице 5.7 — последняя показывает общепринятое соотношение переменного тока и постоянного тока , в то время как приведенные выше значения были определены путем моделирования. Сопротивление обмотки трансформатора является доминирующим фактором в соотношении между переменным и постоянным током, поэтому более крупные трансформаторы (для данной нагрузки) будут демонстрировать большую разницу между переменным (действующим) и постоянным (средним) током. 5.2 Увеличение емкости / размера трансформатора Хорошо известно, что более крупные трансформаторы имеют более высокий КПД, чем маленькие, поэтому общепринятой практикой является использование трансформатора с завышенными характеристиками для конкретного применения. Это может значительно улучшить эффективную стабилизацию, но также увеличивает нагрузку на конденсатор фильтра из-за более высоких пульсаций тока. Это указано в данных производителя для конденсаторов, предназначенных для использования в источниках питания, и не должно превышаться. Чрезмерные пульсации тока вызовут перегрев и, в конечном итоге, выход из строя конденсатора. Номинальные пульсации тока конденсатора можно игнорировать на свой страх и риск, но в аудиоусилителе, воспроизводящем музыку, средний ток будет значительно меньше, чем в худшем случае. Большие конденсаторы обычно имеют более высокий номинальный пульсирующий ток, чем маленькие (как физические размеры, так и емкость). Полезно знать, что два конденсатора 4700 мкФ обычно имеют более высокий суммарный ток пульсаций, чем один конденсатор 10 000 мкФ, а также имеют более низкое ESR (эквивалентное последовательное сопротивление). Комбинация, как правило, также будет дешевле — один из очень немногих случаев, когда вы действительно можете получить что-то бесплатно. Использование десяти конденсаторов по 1000 мкФ, как правило, снова дает еще лучшие общие показатели, но затраты (время и усилия) на их сборку в надлежащий блок фильтров могут оказаться неоправданными. Выше определенного значения по мере увеличения емкости пиковый зарядный ток будет оставаться почти таким же для трансформатора того же размера, но конденсатор сохраняет большую часть своего заряда между циклами. Ток включения будет намного выше, и всплеск будет длиться дольше по мере зарядки конденсатора. При значениях конденсатора ниже оптимального пиковый зарядный ток несколько уменьшится, но пульсации на выходе будут намного больше. Не существует жестких и быстрых правил для определения оптимального значения для крышки фильтра, но в целом я бы посоветовал, чтобы это значение было по крайней мере таким, которое требуется для получения напряжения пульсаций полной нагрузки менее 5 В от пика к пику. Исходя из этого, я рекомендую, чтобы минимальное значение составляло 2000 мкФ на ампер постоянного тока, поэтому источник питания на 5 А (непрерывный) будет иметь минимальную емкость 10 000 мкФ. За счет увеличения емкости достигается способность конденсаторов сохранять большую часть своего заряда между циклами переменного тока. Поскольку требования к току усилителя класса AB сильно различаются — большую часть времени при очень низком среднем токе — фактическое рабочее напряжение будет ближе к напряжению без нагрузки. При использовании больших конденсаторов мгновенные пики тока, создаваемые программным материалом, не будут иметь достаточной длительности, чтобы разрядить конденсаторы до уровней напряжения полной нагрузки, поэтому на более или менее постоянной основе доступно большее напряжение. Это означает большую мощность для переходных сигналов и более низкие пульсации напряжения в остальное время. С конденсатором емкостью 4700 мкФ и пиковым током 5 А (что эквивалентно пиковому току усилителя мощностью 100 Вт при сопротивлении 8 Ом) конденсатор будет терять напряжение со скоростью 1 В/мс между «зарядками». По мере увеличения емкости эта скорость разряда естественным образом падает пропорционально емкости. Удвоение емкости вдвое уменьшает скорость разряда и пульсации напряжения для заданного тока, но увеличивает пульсации тока конденсатора и пиковый переменный ток, хотя среднее значение остается почти таким же. Есть небольшие вариации, но они в конечном итоге учитываются, если мы критически анализируем формы волны — опять же, это относительно бессмысленное занятие, и оно не будет предприниматься. Что мы сделаем, так это посмотрим, что происходит в каждом отдельном случае, когда… Емкость увеличена Трансформатор увеличен В таблице 2 показаны токи и напряжения для того же трансформатора, что и на рис. 2, но с крышкой фильтра 10 000 мкФ. Наблюдается незначительное увеличение токов и отсутствие значимого увеличения среднего выходного напряжения постоянного тока. Пульсации на выходе вдвое меньше, чем в предыдущем примере. Как видно, большая емкость повлияет на пульсации постоянного напряжения, но не на что-то еще, и можно задаться вопросом, стоит ли это усилий (ответ обычно «да», но это зависит от приложения). Параметр Стоимость (переменного тока)/ Среднее (DC) Пик . 6.27 A DC напряжение 28,8 V — DC Current 1,44 A — Ripple Current 2,29 A 0005 4.8 A Ripple напряжение 306 MV 1 В (P -P) Таблица 5.2 — 120 ВА Трансформер / 10 000 мкф Таблица 3 — это то же самое, с исходными данными 4700 мкл 4700 м. 4700 м. конденсатор, но теперь с трансформатором, имеющим 0,5 от первоначального полного сопротивления обмотки (0,375 Ом) — это эквивалентно трансформатору примерно в 4 раза выше номинальной мощности 120 ВА, который использовался ранее (или около 500 ВА). 4,8 6,8 A ** R8 100R 0805 Резистор CR0805-FX-1000ELFCR0805-FX-18FLEFLFELF 2008370 D1, D2, D3, D4EG10202020370 D1, D2, D3, D4EG102020202020202.200100202.24ALERREG1202020202.24370 D1, D2, D3, D4-Pmeg20202020202020202.8546 SOD123W 100 В 2 Аналичный барьерный выпрямитель с низкой утечкой FB1, FB2 FBMHH4225HM102NT FARNELL 1651731 FERRITE BEAD 1210 J1 MOLEX 172286-1204172286-1204 FARNELL 2494350 ультра. и обжимные клеммы: J1-PLUG J2-PLUG Molex 172256-1004172256-1004 Farnell 2494339 Корпус 4-контактного разъема Ultra-Fit ОБЖИМНЫЕ ГНЕЗДА (необходимо 8 шт.) Molex 172253-30AW19 UltraFit 3 6-249430020   Dual Rail Section Positive Output: C7 10uF 25V Panasonic  EEEHD1E100AREEEHD1E100AR Farnell 1714735 case’C SMD Aluminium Electrolytic capacitor C8 10n   0603 Capacitor Kemet C0603C103K1RACTU Farnell 1865545   C9 22n   0603 Capacitor Kemet C0603C223K1RACTU Farnell 1865548   C10   56n 0603 Конденсатор Kemet C0603C563K3RACTU Farnell 2522421 C11   10 мкФ 35 В AVX TPSD106K035R0300  Farnell 1432608 Тантал, размер D (7,3 мм x 4,3 мм) Метки на полосах ‘+’ R1 1,2K 0603 Резистор (устанавливает предел текущего до 250 мА CR0603-FX-1201ELFCR0603-FX-1201FELF FARNELL 2333528 R2 270K 1% 0603 CEOSSOR (установка выходного напряжения до 14 В) ERJ3EKF2703V FARNEL 0603 Resistor (sets the output voltage to 14V) CR0603-FX-1202ELF Farnell 2333583  R4 470k 0603 Resistor  CR0603-FX-4703ELFCR0603-FX-4703ELF Farnell 2333613 U1 LT3065EMSE or LT3065IMSE  Farnell 2396654 LDO Positive Voltage Regulator   J2 MOLEX 172286-1204172286-1204 Farnell 2494350 Ultra-Fit-4-VERT Connector Dual Rail Sect Конденсатор KEMET C0603C101J1GACTU FARNELL 1414602 C14 10UF 35V AVX TPSD106K035R0300 FARNELL 1432608 TANTALUM D (7,3 ммх4,3 мм). 463 R6 280k 1 0603 Resistor(sets the output voltage to-14V  ERJ3EKF2803VERJ3EKF2803V Farnell 2059515 R7 470k 0603 Resistor  CR0603-FX-4703ELFCR0603-FX-4703ELF Farnell 2333613 U2 LT3090EMSE or LT3090IMSE or LT3090MPMSE Farnell 2365998 Negative Voltage Regulator   Заглушки и обжимные клеммы третьей секции рельса: J1-PLUG, J2-PLUG Molex 172256-1002172256-1002 Farnell 2494337 Ultra-Fit Корпус двухстороннего разъема Фарнелл 2494336 Ultra-Fit 20AWG   Third Rail Section (Positive 5V Regulator): D1,D2,D3,D4  PMEG10020AELRPMEG10020AELR Farnell 2498546 SOD123W 100 V 2 A low leakage current Schottky barrier rectifier FB1  FBMh4225HM102NT Farnell 1651731   Ferrite Bead 1210 C1 1u 100 В 1210 Конденсатор Kemet C1210C105K1RACTU Farnell 17 C2,C3 5600 мкФ 16 В0094 C4 10uF 25V Panasonic  EEEHD1E100AREEEHD1E100AR Farnell 1714735 case’C SMD Aluminium Electrolytic capacitor C5 10n  0603 Capacitor        C6 22n  0603 Capacitor        C7 15n  0603 Capacitor        C8 10uF 35V AVX TPSD106K035R0300  Farnell 1432608 Tantalum D size (7. Похожие записи 31.08.2023 0 Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя 30.08.2023 0 Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка 29.08.2023 0 Электросхема ваз 2105 инжектор. Электросхема ВАЗ 2105: особенности, устройство и основные неисправности Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Параметр RMS (AC)/ Average (DC) Peak AC Voltage 24.2 V 32 V AC Current 3.15 A 8.32 A DC напряжение 30,3 V — DC Curance 1,52 A — Ripple Current 2,76 A 2,76 a 4,8 6,8 A ** 2,76.0005 731 мВ 2,2 В (пик-пик) Таблица 5.3 — Трансформатор 500 ВА / 4700 мкФ но не особо полезная) сумма. Постоянный ток выше только потому, что больше напряжение, и это единственная причина увеличения пульсаций напряжения. Серьезным испытанием является использование колпачка фильтра 10 000 мкФ с этим трансформатором гораздо большего размера, и вы увидите, какое увеличение произойдет. Parameter RMS (AC)/ Average (DC) Peak AC Voltage 24.2 V 32 V AC Current 3.15 A 8.52 A DC напряжение 30,4 V — DC Current 1,52 A — Ripple Current 2,79 A 0005 7.0 A ** Ripple Voltage 345 mV  1.16 V (P-P) Table 5.4 — 500VA Transformer / 10,000µF There’s a small increase in the peak current from the transformer , но не настолько, чтобы вызвать хоть малейшее беспокойство. Среднеквадратичное значение не изменилось, и ожидается снижение напряжения пульсаций. Ток пульсации конденсатора немного увеличился, но это не страшно. Если кому-то интересно, почему я использовал сопротивление нагрузки 20 Ом, это должно было имитировать одну половину усилителя класса AB мощностью 55 Вт, работающего в начале отсечки на нагрузку 8 Ом, с устойчивым входным синусоидальным сигналом. Любой динамический анализ очень сложен, и результаты не имеют особого значения, если не известен точный источник сигнала, а также особенности усилителя мощности, подключенного к источнику питания. В этих расчетах я также не принял во внимание тот факт, что почти все трансформаторы рассчитаны на выходное напряжение при полном токе — это неизменно напряжение на резистивной нагрузке , а не на комбинации выпрямитель/фильтр. Это означает, что напряжение всегда будет немного выше указанного при холостом ходе, и теперь вы знаете, почему постоянный ток меньше ожидаемого при полной нагрузке. 5.3 Главный миф о емкости Я услышал об этом мифе всего пару лет назад (на момент написания статьи), и хотя могу себе представить, как он возник, это полная чушь. Некоторые люди утверждают, что по мере увеличения емкости трансформатора заданного размера также увеличивается пиковый ток. Существуют противоречивые дополнительные утверждения о том, что среднеквадратический входной ток трансформатора либо A) увеличивается, либо B) также не увеличивается. К этому добавляется еще одно утверждение, что трансформатор будет перегреваться, потому что ток выше. По сути это все полная чушь . Неправильные методы измерения или плохая практика моделирования могут привести к мысли, что это так, но это не так. Важно то, что мы можем исследовать только установившийся ток — пусковой ток, очевидно, будет больше при большей емкости, но это переходное явление. Поскольку переходные события являются именно преходящими, нет смысла анализировать их и делать абсолютные заявления, потому что каждый переходный процесс будет другим. Трансформаторы могут выдерживать сильные кратковременные перегрузки без какого-либо вреда, а схема плавного пуска укротит переходные токи до чего-то менее страшного. Установившиеся условия применимы к большинству блоков питания в течение примерно 100 мс после подачи питания, но для большей безопасности лучше подождать 10 секунд или больше. Если бы кто-то использовал конденсатор на 2 Фарад на трансформаторе 15 ВА, это время значительно увеличилось бы, но это было бы глупо, и нас не интересуют эффекты глупых комбинаций. Если мы используем описанную выше схему трансформатора/выпрямителя в качестве примера, мы можем либо измерить, либо смоделировать эффект от использования конденсатора намного большего размера, чем обычно. Как показано на рис. 2, выбранный конденсатор имеет емкость 4700 мкФ и ток нагрузки 1,44 А — все вполне нормально. Вторичный ток трансформатора составляет 2,7 А (среднеквадратичное значение), поэтому трансформатор на 120 ВА вполне соответствует его номинальным характеристикам. Даже перегрузки не проблема — если они случаются нечасто, трансформатор будет совершенно счастлив, если у него есть возможность остыть, чтобы его максимальная температура никогда не превышалась. Вентилятор можно использовать для увеличения номинальной мощности большинства трансформаторов, хотя и с некоторыми вариациями. Пока проблем нет. Тем не менее, многие аудиофилы ожидают, что емкость будет не менее 10 000 мкФ, около 50 000 мкФ для сносной производительности, но (конечно) 100 000 мкФ было бы намного лучше. Это (ИМО) довольно бессмысленно. Я не буду спорить с 10 000 мкФ, но больше обычно тратится впустую и не должно быть необходимым. Теперь, согласно мифу (извините, «теории»), эта дополнительная емкость вызовет увеличение среднеквадратичного значения тока трансформатора, сопровождаемое резким увеличением (или нет) пикового тока — и все это в установившемся режиме. Так просто не бывает. Добавление большей емкости… Уменьшить пульсации напряжения Немного увеличить среднее напряжение постоянного тока Увеличение пускового тока (значительно при больших значениях емкости) Практически не влияет на действующее значение тока в установившемся режиме Практически нулевое влияние на пиковый ток в установившемся режиме Не вызывать перегрева трансформатора, при условии, что установлены разумные ограничения на максимальное значение Что разумного? Как и во всем, это зависит от контекста. Для трансформатора на 25 В, обеспечивающего выпрямленный и сглаженный ток в худшем случае 1,44 А при нагрузке 20 Ом (как описано выше), разумный верхний предел будет, возможно, 50 000 мкФ, хотя даже 100 000 мкФ не причинят вреда. Ощутимые ценности — это те, которые учитывают закон убывающей отдачи, когда после достижения определенной точки дальнейшее увеличение дает небольшую дополнительную выгоду. Если мы проанализируем различные номиналы конденсаторов, оставив все остальное без изменений, эффект будет виден довольно отчетливо. В таблице ниже показан диапазон номиналов конденсаторов, среднеквадратичного вторичного тока трансформатора, пикового тока, периода проводимости диода. мощность нагрузки и напряжение пульсаций. С увеличением емкости увеличивается и мощность нагрузки. Поскольку напряжение постоянного тока имеет меньшую пульсацию, среднее напряжение немного выше. В результате нагрузочный резистор рассеивает немного больше мощности, чем и объясняется небольшое увеличение среднеквадратичного значения тока (помните, даром что-то получить нельзя). Максимальное значение I с RMS I с Пик Diode Conduction Load Power Ripple (P-P) 4,700 µF 2.65 A 6.18 A 3.58 ms 40.89 W 2.008 V 10,000 мкФ 2,66 А 6,21 А 3.63 ms 41.05 W 953 mV 22,000 µF 2.66 A 6.22 A 3.63 ms 41.08 W 432 mV 50,000 µF 2.66 A 6.23 A 3.64 ms 41.09 W 191 mV 100,000 µF 2.66 A 6.23 A 3.64 ms 41.09 W 96 mV Table 5.5 — Transformer Current and Load Мощность как функция емкости Как видите, среднеквадратичное значение разницы входного тока очень мало для установившегося режима. Пусковой ток — это другой вопрос, и нам необходимо изучить его, чтобы убедиться, что ничто не подвергается такой нагрузке, которая может привести к выходу из строя через несколько лет эксплуатации. Прежде чем мы это сделаем, достаточно ясно, что закон убывающей отдачи в полной мере действует при любой емкости выше 10 000 мкФ. Увеличение мощности нагрузки незначительно для более высоких значений, но напряжение пульсаций уменьшается. Для заданного тока нагрузки удвоение емкости вдвое уменьшает напряжение пульсаций. (Очень небольшое) увеличение времени проводимости диода связано с ненулевым сопротивлением источника (сопротивления обмотки трансформатора). Хотя это реально, вам не о чем беспокоиться. Более низкое сопротивление источника сделает увеличение времени проводимости более заметным, но это все равно не имеет значения, и вы все равно ничего не можете с этим поделать. Цифры, показанные здесь, являются примером, основанным на схеме, показанной на Рисунке 2. Любой, кто хочет сделать это, может повторить моделирование, которое я сделал, но для измерения установившегося состояния вы должны игнорировать первую часть сигнала с Пусковой ток. Если это включить в анализ среднеквадратичного значения, вы получите не правильное значение установившегося состояния, а значение, включающее установившееся состояние и пусковые токи. Просто так работает 99% симуляторов. Для показанных цифр я запустил симулятор на 2 секунды и проигнорировал первые 1,9 секунды.секунды. Данные были показаны (и измерены) только за последние 100 мс. Если бы использовались все данные симуляции за 2 секунды, среднеквадратичное значение тока для конденсатора 100 000 мкФ будет неверно отображаться как 5,64 А, что явно неверно. Если вы хотите сымитировать миф в действии, все, что вам нужно, это идеальный (нулевой выходной импеданс) источник напряжения и идеальные диоды. Ни один из них на самом деле не доступен в реальном мире, но вы можете притвориться. С этими воображаемыми компонентами все по-другому, и большие конденсаторы вызывают значительное увеличение пикового тока. Поскольку это не имеет ничего общего с реальностью, этим можно пренебречь. Как уже отмечалось, таблица 5 была составлена ​​на основе данных моделирования на основе схемы, показанной на рисунке 2, с использованием ненулевого источника и неидеальных диодов. Как только в симуляции появляется некоторый остаток реальности для работы, мы получаем ответы, которые будут удивительно хорошо соответствовать измеренным результатам. Максимальное значение ½ пикового цикла Продолжительность до … 50% от макс. Продолжительность до … Стативное состояние 4,700 мкф 24 A <1 Цикл (20 мс) <40 мс 10 000 µFF 30 A <10003 10 000 µFF 30 A 9000 10 000 µFF 30 A 9000 (20 мс) 65 мс 22 000 мкФ 36 А < 30 ms 200 ms 50,000 µF 39 A 65 ms 345 ms 100,000 µF 41 A 125 ms 425 ms Table 5. 6 — Пиковый ток трансформатора при включении в зависимости от емкости Первым значением является емкость, за которой следует вторичный ток трансформатора для первого полупериода. Это , а не включает пусковой ток трансформатора. Пиковый вторичный ток ограничен максимальным значением на основе … Полное сопротивление электропроводки (измерено на розетке) эффективное сопротивление обмотки трансформатора — первичная и вторичная Сопротивление диода и внутренней проводки пиковое напряжение за вычетом падения напряжения на диоде ESR конденсатора при пиковом токе Это нелегко вычислить с какой-либо точностью, но вам и не нужны точные цифры. Пока у вас есть общее представление о процессе и вы уверены, что детали могут безотказно выдерживать пиковый ток, вам не нужно идти дальше. Рассмотрите возможность использования Project 39схема плавного пуска для минимизации комбинированных эффектов пускового тока трансформатора и конденсатора. Третье значение — это время до того, как пиковый ток упадет до половины максимального значения. Это было включено, чтобы дать вам представление о продолжительности пускового всплеска. Четвертый столбец является оценочным и показывает время от включения до того, как импульсный ток упадет в пределах 10% от значения в установившемся режиме. Излишне говорить, что эти тесты также легко выполняются с использованием настоящего трансформатора, диодного моста, крышки фильтра и нагрузки. Цифры будут немного отличаться, но общие значения будут показывать точно такую ​​же тенденцию, как показано. Форму волны тока трансформатора лучше всего контролировать на резисторе с низким сопротивлением, примерно 0,1 Ом. Это окажет небольшое влияние на измеренный пиковый ток, но измерения будут очень хорошо коррелировать с приведенными здесь. В качестве альтернативы измерьте входной ток сети к трансформатору с помощью прибора Project 139.или монитор сетевого тока проекта 139а. Любой из них лучше (и намного безопаснее), чем резистор. Рис. 4. Кривые пикового тока На рис. 4 показаны пиковые формы сигналов для 4700 мкФ, 22 000 мкФ и 100 000 мкФ. Все они в одном масштабе, и все они были сняты через 1,9 секунды, чтобы убедиться, что условия устойчивого состояния были достигнуты. Как видите, отличить их практически невозможно, потому что они почти идеально накладываются друг на друга. Поскольку пиковые значения практически не изменились, то же самое и со среднеквадратичным значением. Входное напряжение переменного тока и сопротивление нагрузки одинаковы для каждой трассы. Хотя может показаться , что более высокая емкость должна потреблять большие пиковые токи, следует понимать, что больший конденсатор меньше разряжается между зарядными импульсами и, в конечном счете, требует ровно той же энергии «подпитки», что и меньший конденсатор. Этот эффект можно увидеть, просто взглянув на цифры пульсаций напряжения — при более низком пульсирующем напряжении меньше изменение напряжения, когда диоды проводят ток, поэтому пиковый ток и форма волны остаются относительно постоянными. Если конденсатор меньше оптимального, тогда будут очень большие различия между различными значениями. Меньше оптимального абсолютно не рекомендуется, а размах напряжения пульсаций не должен превышать 10% от общего напряжения питания для достижения наилучших результатов. Емкость конденсатора 4700 мкФ как раз подходит, и для обычного прослушивания вполне подойдет. 6. Типы выпрямителей До сих пор мы рассматривали двухполупериодный мостовой выпрямитель, и это лишь одна из нескольких различных конфигураций. Наиболее распространенными (и/или простейшими) выпрямителями являются … Half Wave ( не рекомендуется для любой ток , превышающий не более пары миллиампер) Полноволновой мост Полная волна Двойной полноволновой (полноволновой центральный ответвитель) Двухполупериодный удвоитель напряжения Есть и другие, но они обычно не используются в усилителях низкого напряжения. Двойной двухполупериодный выпрямитель (использующий мостовой выпрямитель и трансформатор с отводом от середины), вероятно, является наиболее распространенным из всех, и далее будет рассмотрен некоторый дальнейший анализ этого выпрямителя. Я решил игнорировать однополупериодные выпрямители (во всех их формах), но решил добавить удвоители напряжения. Обычно они полезны только для приложений с низким энергопотреблением, где их работа не критична. Это особенно верно для питания предусилителя, за которым почти всегда следует регулятор. Однополупериодные выпрямители никогда не должны использоваться. При любом заметном токе (более нескольких миллиампер) процесс однополупериодного выпрямления означает, что трансформатор также подвергается воздействию однополупериодного выпрямленного тока, и это может привести к насыщению сердечника при удивительно малых токах, особенно с тороидальными трансформаторами. В общем, избегайте использования однополупериодного выпрямления. Существует приложение или , которое выигрывает от использования однополупериодного выпрямителя. Тороидальный трансформатор можно легко довести до состояния жесткого насыщения при постоянном токе всего 20 мА или около того в обмотках. При любой заметной составляющей постоянного тока входной ток резко возрастает , и он может легко превысить номинальную нагрузку трансформатора. Если это будет продолжаться, это приведет к перегреву и выходу трансформатора из строя, если только он не защищен термовыключателем с автоматическим сбросом. Если нет, то это очень дорогой эксперимент. Двухполупериодный удвоитель напряжения до сих пор используется в схемах ламповых усилителей и в некоторых источниках питания предусилителей, а также в импульсных источниках питания. Например, источник предусилителя Project 05 предлагает двухполупериодный удвоитель напряжения в качестве опции входа. Подробнее об этом ниже. Для основных типов общепринятые соотношения напряжения и тока следующие. Это , а не твердые правила, только рекомендации, и фактические результаты зависят от сопротивления обмотки и значения емкости фильтра. Даже импеданс вашей бытовой сети имеет значение. (И нет, тупо дорогие сетевые шнуры «аудиофоол» совсем не помогают.) width=»25%»> Тип выпрямителя Тип фильтра № RMS AC Input Diode Voltage Full Wave Capacitor Input DC x 1.2 AC Peak x 2 Full Wave CT Capacitor Input DC x 1.8 ² Peak AC X 2 Мост Вход конденсатор DC X 1,8 Пик переменного тока Полный волновой удвоение Вход Конденсатор DC x 3,3 0005 Пиковое значение переменного тока x 2 Таблица 5.7. Входной ток переменного тока 1 Дроссельные входные фильтры не включены, поскольку, хотя они обеспечивают превосходную фильтрацию и низкий уровень шума, их производство очень дорого. из-за большого размера индуктивности. 2  Этот рисунок относится к двойному источнику питания (положительный и отрицательный выходы, как показано на рис. 6). Нагрузка находится между положительной и отрицательной. Как видно из проанализированных до сих пор цепей, показатель для мостовых выпрямителей (переменный ток в 1,8 раза больше постоянного тока) достаточно близок к измеренному. Следует помнить, что это не точная наука, поскольку приходится иметь дело с очень многими переменными. Приведенные выше цифры являются ориентировочными, и при длительных сильноточных нагрузках необходимо убедиться, что трансформатор не будет перегружен. Это требует тщательного анализа и тестирования, потому что это гораздо сложнее, чем может показаться. Номинальное напряжение диода важно и должно учитываться во всех случаях. Для большинства транзисторных усилителей мостовые выпрямители с номиналом 400 В дешевы и легко доступны с несколькими номиналами тока, но для приложений с высоким напряжением вам необходимо знать максимальное напряжение, которое может появиться на каждом диоде. Для мостового выпрямителя требуются диоды с самым низким напряжением. Их номинальное обратное напряжение должно быть выше пикового значения переменного тока (V RMS x 1,414). Для всех остальных (включая полуволны) напряжение на диоде должно быть не менее удвоить пиковое значение переменного тока. Это становится очень важным для источников высокого напряжения, и в некоторых случаях необходимо использовать два диода последовательно, чтобы предотвратить выход из строя. Например, для питания 600 В постоянного тока от двухполупериодного выпрямителя (трансформатор с отводом от центра) требуются диоды с номинальным напряжением не менее 1200 В, и разумно использовать два диода 1 кВ (например, 1N4007) последовательно для каждого диода. 6.1 Двухполупериодный выпрямитель В отличие от мостового выпрямителя, который постоянно использует 100 % обмотки трансформатора, двухполупериодный выпрямитель использует только половину обмотки на каждом полупериоде формы волны переменного тока. Это приводит к некоторым дополнительным потерям, так как обмотка должна иметь вдвое большее число витков, чем для мостового выпрямителя. Это означает, что сопротивление обмотки обычно вдвое больше, чем у мостового выпрямителя, потому что обмотки должны быть тоньше, чтобы не занимать больше места в окне обмотки. Это приводит к более высоким резистивным потерям. Рисунок 5 – Двухполупериодный выпрямитель Я вернулся к трансформатору для этой секции, а не к имитационной версии, которая использовалась ранее. Это делает чертежи более четкими, и на этот раз такой же глубокий анализ не будет выполняться снова. Ток пульсаций конденсатора в принципе не изменяется, за исключением того, что он будет немного меньше для данной номинальной мощности ВА, поскольку он напрямую связан с сопротивлением обмотки трансформатора. В примере на рис. 5 переменный ток в каждой обмотке равен 1,82 А при нагрузке постоянного тока 1,47 А. Это очень близко к соотношению 1,2:1, показанному в таблице 5, а разница является результатом нормальных изменений сопротивления обмотки трансформатора. Номинальная мощность ВА для трансформатора одинакова для мостового типа и удвоителя напряжения, но немного выше для полной волны. Несмотря на кажущиеся различия, потерянная мощность ограничивается диодами и резистивными потерями в обмотках трансформатора, и это предполагает, что во всех случаях размеры обмоток имеют правильные размеры. Рис. 6 – Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом В этой версии теперь постоянно используется вся обмотка — каждая обмотка используется как для положительного, так и для отрицательного питания. Полное использование обмотки означает, что переменный ток теперь такой же, как для мостового выпрямителя, в 1,8 раза больше постоянного тока, но только для синфазной нагрузки (т. е. между источниками питания, а не от одного источника питания к земле — это идентичен равному току от каждого источника питания к земле). Если нагрузка поступает только от одного или другого источника, применяется правило 1.2, но усилители мощности будут потреблять от обоих источников (более или менее) в равной степени. Частота формы сигнала в основном выше входной частоты источника питания, поэтому источник питания будет фактически нагружен в синфазном режиме. Все схемы с двумя источниками питания должны выдерживать такую ​​нагрузку, иначе результат будет неудовлетворительным. 6.2 Двухполупериодный удвоитель напряжения Этот тип питания часто имеет плохую репутацию и считается полезным только для определенных приложений. Как правило, многие считают эффективность и регулирование довольно низкими, поэтому их часто используют только для источников питания со сравнительно низким током. Однако это не обязательно. Поскольку требуется вдвое меньше витков, провод может быть в два раза больше в диаметре и иметь ¼ сопротивления обмотки мостового выпрямителя. Если это сделать, производительность почти идентична мосту. Удвоитель раньше был обычным источником питания в ламповых усилителях (хотя и не с отводом от середины, как показано ниже), поскольку он вдвое уменьшает напряжение на каждом конденсаторе и позволяет использовать конденсаторы с более низким напряжением. Однако они должны иметь вдвое большую емкость, потому что конденсаторы соединены последовательно, поэтому общая емкость составляет половину емкости каждого отдельного конденсатора (отсюда конденсаторы на 10 000 мкФ вместо 4700 мкФ, как раньше). Рис. 7. Двухполупериодный удвоитель напряжения Используя то же напряжение и ток нагрузки, что и раньше, мы можем провести быстрый анализ цепи. Первое, что нужно знать, это то, что частота пульсаций напряжения на центральном отводе двух крышек такая же, как и в сети (50 или 60 Гц). Пульсация на основном выходе составляет 100/120 Гц, но только , если выход -Ve является опорным заземлением. При использовании в качестве центрального отвода (+/- питание) с заземленным средним отводом напряжение пульсаций на каждом выходе (т. е. +Ve и -Ve) находится на уровне частота сети , но каждый выход имеет противоположную фазу пульсаций. Это объясняет пульсации 100/120 Гц, когда одна сторона источника питания (, а не центральный отвод) заземлена. Напряжение достигает ±26,8В только при нагрузке 1,5А (на самом деле чуть меньше — около 1,49А). Напряжение пульсаций составляет 2,3 В от пика до пика, но входной ток переменного тока теперь немного превышает 4,9 А (среднеквадратичное значение). С обмоткой 25 В и таким большим током трансформатор теперь должен быть рассчитан на 122,5 ВА, при этом отдавая на нагрузку долю менее 80 Вт. Должно быть совершенно очевидно, что это не особенно хороший способ создания источника питания для сильного тока, и в целом я рекомендую использовать его только для относительно слаботочных источников питания. Рис. 8. Двухполупериодный удвоитель напряжения, несимметричный При использовании в ламповых (ламповых) усилителях ток обычно управляем, но питание с центральным отводом (т. е. положительное и отрицательное) не требуется. Очень просто изменить точку заземления с центрального отвода конденсатора на отрицательный конец источника питания, как показано на рис. 8, так что в итоге вы получите питание 54 В от обмотки трансформатора 25 В. С удвоителем высокого напряжения отвод половинного напряжения (между двумя крышками) полезен для питания экранных сеток выходных ламп и для каскадов предусилителя. Обратите внимание, что отвод высокого напряжения теперь имеет пульсации 100 Гц, а ответвитель половинного напряжения имеет пульсации 50 Гц (120 Гц и 60 Гц соответственно для сети 60 Гц). Естественно, для клапанного оборудования напряжения обычно будут ближе к 500 В и 250 В, чем показано выше. Напряжение пульсаций более низкой частоты от средней точки означает, что необходима лучшая фильтрация, что является неприятностью. Интересно, что этот тип блока питания является (или был до недавнего времени) довольно распространенным в блоках питания компьютеров и т.п. При использовании на 120 В переключатель напряжения на задней панели источника преобразовал его из мостового выпрямителя в удвоитель напряжения, и схема SMPS, естественно, работает от источника постоянного тока 300–340 В. При таком напряжении ток обычно довольно низкий (около 500 мА для источника питания 150 Вт). При таком использовании обязательно использование какой-либо формы ограничения пускового тока, потому что сеть имеет такой низкий импеданс, что отказ диода или конденсатора почти гарантирован при возможных пусковых токах в сотни ампер. 7. Температура Во всех конструкциях источников питания со значительной мощностью необходимо учитывать повышение температуры трансформатора. Помимо того, что трансформатор излучает тепло на близлежащие компоненты, любое повышение температуры увеличит потери в меди, что приведет к снижению производительности и еще большему нагреву. Использование трансформатора большего размера, чем требуется, значительно поможет, но за счет тока пульсаций конденсатора. Вентиляторное охлаждение трансформатора может значительно увеличить его мощность, если все сделано правильно. Естественно, увеличение тока пульсаций приведет к тому, что конденсаторы станут более горячими, и, как всегда, повышение температуры вызывает увеличение потерь и сокращение ожидаемого срока службы компонентов. По тем же причинам нецелесообразно устанавливать конденсаторы фильтра вблизи значительных источников тепла, таких как большие резисторы с проволочной обмоткой, радиаторы или другие компоненты, выделяющие тепло. Усилители ламп являются естественным врагом электролитических конденсаторов из-за часто повышенных температур внутри шасси. Некоторые производители прибегают к установке крышек фильтров в отдельном металлическом корпусе снаружи шасси (и достаточно далеко от выходных клапанов), пытаясь снизить температуру. Удивительно, но некоторые усилители не оправдывают ожиданий, а электролитические конденсаторы соответствуют спецификациям даже после 50 лет эксплуатации. В других случаях колпачки выходят из строя намного раньше, чем ожидалось, и это может быть связано с «плохой партией», дефектным производством (один экземпляр) или просто некачественным производителем или подделками! Да, на рынке появились поддельные конденсаторы, и некоторые из них содержат небольшой (дешевый) конденсатор внутри банки для компонента с гораздо более высокими техническими характеристиками. Если цена кажется слишком хорошей, чтобы быть правдой, то, вероятно, так оно и есть. 8. Значение конденсатора Требуемая емкость при заданном токе нагрузки и пульсирующем напряжении определяется (приблизительно) по формуле [1]… C = ( I L / ΔV) × k × 1000 мкФ … где I L = ток нагрузки ΔV = пиковое напряжение пульсаций k = 6 для частоты пульсаций 120 Гц или 7 для частоты пульсаций 100 Гц Поскольку все мои расчеты выше были сделаны с частотой пульсаций 100 Гц (сеть 50 Гц), это можно легко проверить, поэтому … I L = 1,44, пульсации = 2 В от пика до пика, поэтому C = 5040 мкФ Можно с уверенностью заключить, что эта формула более чем приемлема для наших нужд, так как любая погрешность в любом случае меньше допуска электролитов. Конечным результатом является то, что необходимая емкость составляет около 3500 мкФ на ампер для пульсаций 2 В от пика до пика (питание 50 Гц). Требуемая емкость будет меньше для стран с частотой 60 Гц, 3000 мкФ на ампер — опять же для напряжения пульсаций 2 В от пика до пика. Моя рекомендация (выше) для минимума 2000 мкФ на ампер постоянного тока все еще вполне действительна, но допускает более высокое напряжение пульсаций (3 В размах, а не 2 В размах). Обратите внимание, что формула и моя «быстрая и грязная» оценка являются лишь приближениями, и вы почти наверняка увидите изменения в реальной жизни. Я слышал, что 100 000 мкФ — это минимум, который следует использовать с мощным усилителем (скажем, 200 Вт на канал или около того), но мне трудно обосновать это. Закон убывающей отдачи вступает в силу довольно быстро, и как для емкости, так и для мощности трансформатора, этот закон становится важным, когда вы удваиваете каждое из этих значений. В усилителях класса AB пульсации напряжения 2 В пик-пик при полной мощности не сделают ничего, кроме снижения мощности на несколько ватт в начале ограничения. Даже дальнейшее уменьшение емкости до, скажем, 1500 мкФ на ампер лишь незначительно уменьшит непрерывную выходную мощность. Обычные музыкальные сигналы с их динамическим диапазоном позволяют усилителю с относительно небольшой емкостью по-прежнему обеспечивать ту же максимальную мощность для коротких переходных процессов. Например, усилитель мощности 100 Вт/8 Ом будет иметь максимальный выходной ток около 3,5 А RMS на резистивную нагрузку. Поскольку мы знаем, что громкоговоритель не является резистивным, эту цифру можно удвоить, до 7А. На самом деле, индуктивная нагрузка громкоговорителя на уменьшит на ток, подаваемый на нагрузку и обеспечиваемый источником питания, но не будем позволять реальности омрачать проблему. Итак, мы удвоим ток, чтобы учесть… что-то. Это не абсолютное правило — вы можете умножить на три, если это сделает вас счастливее. Таким образом, ток питания для каждого источника питания (+ve и -ve) будет иметь пиковое значение около 10 А (7 × 1,414), а среднее значение будет составлять 1/2 тока динамика или 3,5 А. Исходя из приведенного выше значения 3500 мкФ/ампер (при частоте питания 50 Гц), 12 250 мкФ на сторону достаточно, чтобы напряжение пульсаций никогда не превышало 2 В от пика до пика, но поскольку это нестандартное значение, мы будем использовать 10 000 мкФ. В действительности, вероятно, все будет в порядке с 4700 мкФ, а потеря мощности в реальном выражении пренебрежимо мала. Как указано выше, непрерывная мощность будет снижена, но нормальные музыкальные сигналы не будут иметь переходных процессов достаточной продолжительности, чтобы заметно разрядить колпачки фильтра. Обратите внимание, что это не относится ни к усилителям, которые используются для сабвуферов, ни к усилителям класса А. Это создаст большую нагрузку на снабжение и на более постоянной основе. Если бы мы увеличили емкость до бесконечности (большой колпачок!), напряжение пульсаций было бы 0В, и мы получили бы лишний вольт (пик) от усилителя перед началом клиппинга с непрерывным сигналом. Однако для зарядки крышки также потребуется бесконечное количество времени, поэтому вы вообще не сможете использовать усилитель в течение многих лет после его включения. Через бесконечное время, когда крышка зарядится, вы получите прибавку около 4 Вт, что совершенно незначительно. С более реалистичными значениями конденсатора ситуация не сильно отличается, но, по крайней мере, они достигнут полного напряжения в течение вашей жизни. Теперь мы должны помнить, что сетевое напряжение может упасть (или подняться) до 10%, что представляет собой падение мощности примерно на 20 Вт — 100-ваттный усилитель будет способен только на 80 Вт при 10% низком уровне сети. Учитывая, что усилитель в любом случае не должен работать при отсечении или вблизи него, разница несущественна. Если усилитель не переносит нормальное количество пульсаций питания (обычно пару вольт от пика до пика), то это плохая конструкция, и его не следует использовать. Использование небольшого (например, 1 мкФ) полиэфирного, поликарбонатного или полипропиленового конденсатора на выходе постоянного тока является обычной практикой. Все электролиты обладают небольшой индуктивностью, и это приводит к увеличению их импеданса на более высоких частотах. Это зависит от физического размера (в основном длины) колпачка — колпачки большего размера обычно имеют большую индуктивность. Опять же, использование параллельного банка небольших (1000 мкФ) электроэлементов будет лучше в этом отношении, чем один большой тип банки, а также будет проще монтироваться и дешевле. Я никогда не сталкивался с необходимостью добавлять шунтирующий колпачок на электросхему для поддержания стабильности усилителя, но это не помешает. Некоторые усилители будет генерировать , если импеданс источника питания будет превышать определенный (низкий) импеданс на высоких частотах. По сути, это хорошая идея, и, по большому счету, недорогая. Если вы решите не включать пленочный байпас, маловероятно, что произойдет что-то «плохое» — импеданс большого электролита обычно остается намного ниже, чем у пленочной крышки на любой частоте ниже 1 МГц или около того. Для проверки в реальных условиях обратите внимание, что выводы к крышке фильтра и от нее, как правило, имеют гораздо большую индуктивность, чем сам конденсатор, и часто именно эти выводы (а также дорожки на печатной плате) доминируют на «саморезонансной» частоте конденсатора. конденсатор. Если провода слишком длинные, то некоторые усилители будет колебаться . Правильное место для плёночных шунтирующих конденсаторов находится на самой плате усилителя — , а не , прямо параллельно конденсаторам фильтра. Вы можете сделать и то, и другое, но только колпачки на плате усилителя мощности будут иметь какой-либо полезный эффект. Ориентировочно, индуктивность прямого отрезка провода в свободном пространстве составляет примерно 5-6 нГн (нано-Генри) на сантиметр, поэтому, если у вас есть 100 мм (10 см) провода между крышками фильтра и усилителем, вы добавили ~ 55 нГн индуктивности в питающих проводах. Это немного, но может вызвать колебания высокоскоростных полупроводников в цепи обратной связи. Обычное эмпирическое правило для индуктивности проводов составляет 1 нГн/мм, но все такие простые «правила» являются лишь очень грубыми приближениями. Индуктивность провода также зависит от его диаметра. как длина, и уменьшается за счет скручивания проводов (например, +ve и -ve) вместе. Вся проводка также добавляет сопротивление, и это может вызвать больше проблем, чем индуктивность. Вы часто будете видеть графики, показывающие собственную резонансную частоту электролитических конденсаторов, и они могут начать показывать рост импеданса в звуковом диапазоне. Очень большие конденсаторы будут в этом отношении «хуже», чем маленькие. Это является частью «обоснования» параллельного использования одной или нескольких меньших крышек. Такие графики вводят в заблуждение, если их правильно не интерпретировать, и обычно ими можно пренебречь. Причина того, что собственная резонансная частота настолько низка, имеет мало общего с индуктивностью, потому что емкость очень велика! Импеданс конденсатора остается очень низким, по крайней мере, до 100 кГц, и, как правило, в норме до 200 кГц и выше. Не стесняйтесь проверить это на себе. Рассмотрим конденсатор емкостью 4700 мкФ с последовательной индуктивностью 100 нГн — два вывода, длина каждого чуть меньше 100 мм. Стандартная формула ( Z = 1 / 2π √ L C ) говорит нам, что резонансная частота составляет всего 7,34 кГц. Удивительно, но это не имеет большого значения, потому что импеданс на частоте 100 кГц составляет всего 62 мОм (62 мОм) — без учета ESR, возможно, около 50 мОм (фактический импеданс на 100 кГц будет около 80 мОм с ESR 50 мОм). Любая маленькая крышка, помещенная параллельно, будет иметь гораздо более высокий импеданс. Например, конденсатор 1 мкФ не опустится до 80 мОм, пока вы не доберетесь до 2 МГц, а это предполагает ноль длина отведения и ноль ESR. Несмотря на заявления об обратном, «звук» DC не изменился. Обратите внимание, что проводка к усилителю (или другой нагрузке) должна проходить от клемм конденсатора фильтра, и никогда от выпрямителя. Уже существует предел обхода ВЧ из-за ESR электродвигателя, и любое сопротивление, которое вы добавляете, только усугубляет ситуацию. Небольшое сопротивление (и индуктивность) между диодами и конденсатором фильтра может вызвать наложение более высокочастотной энергии на постоянный ток. Есть хороший шанс, что это будет слышно в некоторых конструкциях. В случае, если вам интересно, добавление пленочного конденсатора 100 нФ практически не дает разницы в реальном выражении. Снижение на 2,6 мкВ незначительно по сравнению с пульсациями на 65 мВ — это то, что я измерил при моделировании, и предполагает perfect Цоколь 100 нФ с нулевой индуктивностью и сопротивлением. Реальный компонент покажет гораздо меньшую разницу. Некоторые разработчики включают продувочный резистор параллельно крышкам фильтра. Как только усилитель работает нормально, это избыточно и не делает ничего полезного. чем растрачивать силы. Однако это может быть очень полезно во время тестирования, так как колпачки могут сохранять заряд в течение некоторого времени, если усилитель не подключен, что приводит к искрению и возможному повреждению. (редко, но бывает). Нет никаких правил для значения, но было бы неразумно использовать резистор 1Meg параллельно с конденсатором 10 000 мкФ, да и не было бы смысла использовать резистор на 1 Ом. Как правило, значение резистора, при котором конденсаторы разряжаются примерно до 37% от полного напряжения примерно за 10 секунд, является разумным, поэтому для конденсатора 10 000 мкФ, который значит резистор 1к. Если напряжение питания составляет ± 56 В, вам понадобятся резисторы мощностью 5 Вт, каждый из которых будет рассеивать чуть более 3 Вт. Определите значение и номинальную мощность, необходимые для вашего приложения. 8.1 Пульсирующий ток конденсатора Номинальный ток пульсаций, указанный производителем, представляет собой максимальную непрерывную пульсацию, если необходимо обеспечить указанный ожидаемый срок службы конденсатора (обычно 2000 часов, но у некоторых производителей от 12000 до 26000 часов). Номинальный ток пульсаций частично определяется ESR (эквивалентным последовательным сопротивлением) и максимальной номинальной рабочей температурой (обычно 85°C, но выше для высокотемпературных типов). Максимальный ток пульсаций может увеличиться в 2,5 раза при снижении рабочей температуры (в 2,5 раза при 30 °C), хотя превышение примерно в 1,5 раза рискованно, поскольку ESR увеличивается по мере старения конденсатора и вызывает больший нагрев при той же температуре. пульсирующий ток. [3]. Лично я предпочитаю не превышать указанный рейтинг пульсаций тока. Конденсаторы в источниках питания, питающих усилители класса A, должны работать в пределах их номинального тока пульсаций. В усилителе класса AB максимальная пульсация приходится на максимальную выходную мощность, которая возникает лишь изредка (если вообще возникает!). Случайные отклонения до или даже выше максимального пульсирующего тока не будут существенно влиять на срок службы конденсатора. Однако в усилителе класса А пульсации достигают максимума или близки к нему всякий раз, когда усилитель включен. Если ток пульсаций максимален для конденсатора, ожидаемый срок службы составит 2000 часов (для обычных типов). Это соответствует сроку службы менее 2 лет, если усилитель используется по 3 часа в день. Это может длиться намного дольше, но это будет скорее удачей, чем хорошим управлением. Формула для расчета пульсирующего тока была бы очень полезной, но, к сожалению (несмотря на утверждения, сделанные в некоторых статьях, которые я читал), она почти полностью зависит от последовательного сопротивления, обеспечиваемого входящей сетью, силовым трансформатором и выпрямительными диодами. Любые существующие формулы верны только для «субоптимальных» значений емкости (другими словами, крышка слишком мала, чтобы быть полностью эффективной). Резюме (ниже) содержит некоторые рекомендации, которые могут быть полезными, но имейте в виду, что это всего лишь рекомендации — окончательный результат имеет так много переменных, что невозможно дать точный прогноз пульсаций тока конденсатора. Помните, что конденсаторы больших номиналов будут иметь меньшую площадь поверхности на единицу емкости, чем конденсаторы меньшего размера, поэтому использование нескольких небольших конденсаторов вместо одного крупного компонента может оказаться выгодным. Чем больше площадь поверхности, тем ниже ESR, выше номинальный пульсирующий ток, и такая комбинация чаще всего будет дешевле. Это ситуация, когда все выигрывают, редко достигаемая в любой форме проектирования. Стоит привести пример — следующие данные взяты из каталога австралийского продавца электроники: Значение (мкФ) Напряжение Размер (мм) Диаметр x В Площадь поверхности (мм²) Ripple Current (mA) Price (AU$) 1,000 63 16 x 32 1659 1,400 1. 95 2,200 50 16 х 35 1810 1,900 2.85 4,000 75 30 x 80 7634 4,600 14.50 8,000 80 35 x 76 8467 3,460 18.95 10 000 100 51 x 85 13779 8,100 32,95 Таблица 8.1 — Сравнение конденсатора В целях упражнения предположим, что нам требуется 8000 мкФ при минимальном напряжении 50 В и номинальном пульсирующем токе 7 А — этого более чем достаточно для усилителя мощностью 100 Вт, и он соответствует всем критериям проектирования. Можно использовать один конденсатор 8000 мкФ, 80 В, по цене 18,95 долл. США, с пульсирующим током 3,46 А и площадью поверхности 8467 мм². простое решение, но рейтинг пульсаций тока составляет 1/2 от того, что я хочу, поэтому он исключен. Два конденсатора емкостью 4000 мкФ 75 В будут стоить 29 долларов США, но имеют пульсирующий ток 9,2 А и площадь поверхности 15 268 мм². Значительно дороже, но очень хорошее исполнение. Четыре конденсатора по 2200 мкФ 50 В стоят 11,40 долларов США, ток пульсаций составляет 7,6 А, а площадь поверхности — 7240 мм². Самый экономичный, но есть второстепенный недостаток производительности по сравнению с предыдущим и последующим вариантами (но зато вы получаете дополнительную емкость). Это был бы мой выбор для большинства систем, так как он соответствует всем требованиям или превосходит их. Восемь конденсаторов по 1000 мкФ 63 В будут стоить 15,60 долларов США. Ток пульсации составляет 11,2 А, а площадь поверхности — 13 272 мм². Для производительности по сравнению с ценой есть действительно вне конкуренции. Однако для их установки требуется больше усилий. Конечно, вы также можете использовать конденсатор на 10 000 мкФ, но зачем вам это? Я оставлю вам возможность провести собственное сравнение, но в большинстве случаев вы получите схожие результаты. Это также очень хороший способ уменьшить требования к размеру — гораздо проще поместить в корпус несколько маленьких крышек, чем пару больших, и поскольку это общее улучшение характеристик, а также ценовое преимущество. , это элегантное решение. Обратите внимание, что указанные цены были получены на момент написания этого раздела (~ 2003 г.) и больше не будут точными. Однако описанные тренды не изменяться и оставаться репрезентативными независимо от изменений цен на компоненты. Стоит отметить, что исторически конденсаторы фильтра являются основной причиной выхода из строя блока питания. Это почти всегда происходит из-за влияния температуры и пульсаций тока, и пристальное внимание к этому очень важно. ESR — лучший способ определить, исправен ли конденсатор или находится на последнем издыхании. Измеритель ESR — отличная инвестиция для тех, кто занимается сборкой или ремонтом усилителей. Когда крышка выходит из строя, ESR поднимается до неприемлемого значения, даже если емкость может казаться в пределах нормального допуска. 8.2 ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) В то время как диэлектрический материал не влияет на индуктивность, ESR зависит от коэффициента рассеяния (DF) изоляционного материала, а также от сопротивления выводов, материала пластины/слоев металлизации и контактов пластин. Поскольку в большинстве распространенных диэлектриков DF зависит от частоты и/или температуры, то же самое происходит и с ESR. Хотя ESR редко является проблемой в большинстве аудиосхем, с блоками питания дело обстоит иначе. ESR (как и любое сопротивление) создает тепло при прохождении тока, поэтому для сильноточных цепей ESR часто является ограничивающим фактором. ESR очень трудно измерить с конденсаторами низкой емкости, потому что емкостное реактивное сопротивление обычно намного выше, чем само ESR. В общем случае безопасно игнорировать ESR в большинстве электролитических и пленочных конденсаторов, используемых в приложениях уровня сигнала (таких как электронные кроссоверы, разделительные конденсаторы и приложения обхода операционных усилителей). ESR становится очень важным в сильноточных источниках питания, импульсных регуляторах/источниках питания и усилителях класса D, многих цифровых схемах и любых других приложениях, требующих больших мгновенных токов, подаваемых конденсатором. В таблице ниже показано значение ESR для наихудшего случая для новых (стандартных, не с низким ESR) электролитов для диапазона номиналов конденсаторов и напряжений. Если какая-либо крышка с показанным значением/напряжением имеет измеренное ESR, значительно превышающее указанное в таблице, она находится на выходе и должна быть заменена. Таблица была составлена ​​с использованием данных, напечатанных на моих ESR-метрах, и является репрезентативной — некоторые новые крышки будут намного лучше, чем показано, некоторые могут быть не такими хорошими, и, в конечном счете, вам нужно использовать собственное суждение относительно того, соответствуют ли измеренные значения ESR. вызовет проблемы или нет. Некоторые задаются вопросом, почему ESR обычно тестируют на частоте 100 кГц. Причина проста — на этой частоте емкостное реактивное сопротивление конденсатора емкостью 1 мкФ составляет всего 1,6 Ом, и поэтому любое измеряемое «сопротивление» представляет собой преимущественно ESR конденсатора. Поэтому бессмысленно пытаться измерить ESR любого конденсатора емкостью менее 1 мкФ — это можно сделать, но частота измерения должна быть намного выше 100 кГц. Большие значения имеют гораздо меньшее реактивное сопротивление, а емкостное реактивное сопротивление незначительно. 9,009 604 090 60004 06 06 Емкость Напряжение 10 16 25 35 63 160 250 1 мкФ 14 16 18 20 2,2 мкФ 6,0 8,0 10 10 18 4,7 мкФ 15 7,5 4,2 2,3 5,0 10 мкФ 8,0 5,3 3,2 2,4 3,0 22 мкФ 5,4 3,6 2,1 1,5 1,5 1,5 47 мкФ 2,2 1,6 1,2 680 м 560м 700м 800м 100 мкФ 1,2 700 м 320 м 320 м 300 м 5 04 009 0 0 220 мкФ 600 м 330 м 230 м 170 м 160 м 50 0 4 470 мкФ 240 м 180 м 120 м 90 м 90 м 50м 300м 1000 мкФ 120 м 90 м 80 м 70 м 50 м 4700 мкФ 120 м 85 м 70 м 60 м 40 м 10 000 мкф 120M 80M 60M 40M 30M Таблица 8. 2 — Типичный максимальный ESR для различных электролитических концентраций Таблица 8.20666 Приведенная выше таблица является приблизительной и содержит значения ESR для наихудшего случая для различных конденсаторов при различных номинальных напряжениях. ESR обычно измеряется на частоте 100 кГц, когда емкостное сопротивление достаточно низкое, чтобы не влиять на показания. На ESR также влияет коэффициент рассеяния (DF) электролита и внутренняя конструкция конденсатора. В крышках с низким ESR (или заявленным) используются разные составы электролита для получения минимально возможного ESR. Обратите внимание, что ESL (эквивалентная последовательная индуктивность) обычно очень мала и часто почти полностью является результатом слишком длинных выводов. Рис. 9. Напряжение пульсаций, нормальное и высокое ESR конденсатора Конденсаторы могут иметь высокое значение ESR в результате старения, размещения рядом с горячими поверхностями, чрезмерных пульсаций тока или даже производственного брака. Когда основной фильтрующий конденсатор в блоке питания усилителя развивает высокое ESR, эффект обычно можно увидеть на форме волны пульсаций напряжения. Вышеупомянутое преувеличено для ясности, но показывает форму сигнала с обычным конденсатором 4700 мкФ с ESR около 50 мОм по сравнению с другим, где ESR вырос до 1 Ом. Выходной ток составляет около 150 мА, а пики на переднем фронте зеленого сигнала сразу указывают на неисправность конденсатора. Если вы просто измерите емкость с помощью подходящего измерителя, он часто будет показывать показания, находящиеся в пределах нормы. ESR увеличивается задолго до того, как конденсатор потеряет значительную емкость, и поэтому важно убедиться, что ESR в порядке. В большинстве случаев это можно измерить с конденсатором на месте, но убедитесь, что он полностью разряжен, чтобы предотвратить повреждение измерителя ESR. Часто это один из первых тестов импульсных источников питания, поскольку высокое значение ESR может привести к их неисправности (обычно непредсказуемой). Если вам случится измерить сигнал, похожий на зеленую кривую, с новыми конденсаторами, это может быть связано с тем, что измеренное напряжение берется с мостового выпрямителя, а не с конденсаторов фильтра. Вероятно, это будет не так плохо, как показано, но питание усилителя или регулятора должно всегда браться непосредственно с клемм крышки фильтра, а не с выпрямителя. Даже небольшое сопротивление может внести значительный шум (обычно «гул») в звук. Это может выглядеть не так, но зеленая форма сигнала значительно увеличивает высокочастотный шум по сравнению с красной кривой. 9. Диоды выпрямителя Одна вещь, которую я настоятельно рекомендую для блоков питания усилителей мощности, — это использование мостовых выпрямителей на 35 А, установленных на шасси. Из-за размера диодных переходов они демонстрируют более низкое прямое падение напряжения, чем меньшие диоды, и их намного легче охлаждать, поскольку они будут установлены на шасси, которое действует как радиатор. Как всегда, более низкие температуры означают более длительный срок службы, и, как было продемонстрировано выше, пиковые токи довольно высоки, поэтому использование выпрямителя большего, чем обычно, выпрямителя не причинит никакого вреда. Даже с учетом вышеизложенного мне несколько раз приходилось заменять мостовые выпрямители — как и любой другой компонент, они могут выйти из строя (и выходят из строя). Более крупные трансформаторы увеличивают риск отказа из-за огромного тока, протекающего при включении питания, поскольку конденсаторы полностью разряжены и действуют как кратковременное короткое замыкание. Вы всегда должны учитывать пиковый ток, который, как показано выше, намного выше среднеквадратичного или среднего значения. В «типичном» блоке питания пиковый ток диода может в пять раз превышать постоянный ток, даже если средний ток диода будет примерно вдвое меньше постоянного тока. Диоды (почти) всегда рассчитаны на средний ток, с возможностью повторения пикового тока, который может справиться с ожидаемым пиковым током при нормальном использовании. Диоды, используемые в FWCT (двухполупериодный с отводом от середины) или однополупериодном выпрямителе питания, должны быть рассчитаны как минимум на двойное пиковое напряжение переменного тока в наихудшем случае. Так, например, трансформатор на 25 В RMS будет иметь пиковое переменное напряжение 35 В под нагрузкой, но может достигать 40 В без нагрузки, и в два раза больше 80 В. Диоды с пиковым обратным напряжением (PIV) 100 В будут минимально приемлемыми для этого приложения. Источники удвоителя напряжения очень редко используются для транзисторных усилителей мощности, но иногда используются для источников питания предусилителей и ламповых (ламповых) усилителей. Диод PIV должен иметь , по крайней мере, двойное пиковое напряжение переменного тока, поэтому (например) с обмоткой 200 В (пиковое 282 В) диоды должны быть рассчитаны как минимум на 600 В. Для выпрямителя с одним мостом значение PIV должно быть больше, чем пиковое напряжение переменного тока, так как эффективно два последовательно соединенных диода. В случае двойного питания (с использованием трансформатора 25-0-25 В) пиковое напряжение переменного тока в худшем случае составляет 80 В, но целесообразно использовать диоды, рассчитанные на 200 В PIV. Наиболее распространенные мостовые выпрямители на 35 А, устанавливаемые на шасси, рассчитаны на 400 В, и этого достаточно для всех источников питания, обычно используемых для усилителей мощности любого стандарта (т. е. < 500 Вт на 8 Ом). Помимо этого, номинальное напряжение в порядке, но номинальный ток недостаточен, и следует использовать мост с более высоким током. В качестве альтернативы используйте отдельный мост и конденсаторы фильтра для каждого канала. В настоящее время наблюдается тенденция к использованию диодов с быстрым восстановлением в источниках питания, так как они якобы звучат «лучше». В них нет абсолютно никакой потребности, но и вреда они не приносят. Цель быстрого восстановления (или любого другого быстрого диода) состоит в том, чтобы иметь возможность быстро выключаться, когда напряжение на диоде меняется на противоположное. Все диоды имеют тенденцию оставаться в проводящем состоянии в течение короткого периода времени, когда они внезапно смещаются в обратном направлении. Это чрезвычайно важно для импульсных источников питания, поскольку они работают на высокой частоте и имеют прямоугольный вход. Стандартные диоды выйдут из строя за секунды при обратном токе, так как это вызывает огромные потери мощности в диоде. При частоте 50 или 60 Гц и синусоидальном входе самые медленные диоды во вселенной работают быстрее, чем им нужно. Несмотря на это, быстродействующие диоды на самом деле вызывают меньше «помех» на вторичной обмотке трансформатора. Не то, чтобы это имело малейшее значение для DC. Нельсон Пасс предполагает, что даже стандартные диоды следует замедлять параллельными конденсаторами [2]. Это может помочь, так как уменьшает излучаемые и кондуктивные гармоники от переключения диода. Эти гармоники переключения могут достигать нескольких МГц даже в обычной сети 50/60 Гц. Как правило, конденсаторы емкостью от 10 до 100 нФ (опционально с малым последовательным сопротивлением) подключаются параллельно каждому диоду в мостовой схеме, и это довольно часто встречается в некоторых устройствах высокого класса и испытательных устройствах, где важен минимальный излучаемый шум. Некоторым конструкторам нравится добавлять снабберы (последовательный резистор и конденсатор) параллельно вторичным обмоткам трансформатора. Для получения дополнительной информации по этой теме см. раздел «Снабберы блока питания», в котором это подробно рассматривается. Не ожидайте, что снаббер или быстрые диоды изменят постоянный ток, потому что они этого не сделают (и это было протестировано и проверено на рабочем месте). Конденсаторы основного фильтра имеют очень низкий импеданс на всех интересующих частотах и ​​эффективно удаляют все следы переходных процессов переключения (они не особенно быстрые, несмотря на «альтернативные» мнения). 10. Звук DC По причинам, которые я нахожу совершенно неясными, некоторые утверждают, что существуют слышимые различия между колпачками фильтров блока питания, диодами и сетевыми проводами. Конечным результатом всех преобразований, выпрямления и фильтрации, описанных выше, является получение постоянного тока. Хорошо, это не чистый постоянный ток, поскольку на него накладывается переменный ток в виде пульсаций напряжения. Очень немногие усилители мощности настолько нетерпимы к пульсациям или другим сигналам на своих линиях питания, что могут быть слышны несколько вольт. Если это так, то необходим регулируемый источник питания или, по крайней мере, емкостной умножитель. Очень маленькое количество шума, которое удается пройти через источник питания, также не должно оказывать влияния на усилитель, и если усилитель так страдает, средство должно быть таким же, как и при пульсациях. Помните, что на всех звуковых частотах реактивное сопротивление конденсатора очень низкое и будет действовать как короткое замыкание для любых паразитных шумовых сигналов. Конденсатор емкостью 10 000 мкФ имеет теоретическое реактивное сопротивление (импеданс) 1,6 мОм на частоте 10 кГц. Это никогда не будет достигнуто на практике — провод имеет большее сопротивление, чем это, и даже кажущиеся короткие отрезки провода добавляют индуктивность. Достаточно сказать, что импеданс довольно низок, и любому заметному сигналу чрезвычайно трудно пройти через конденсаторы фильтра. Добавление одного или нескольких байпасных конденсаторов пленочного типа на 1 мкФ гарантирует, что импеданс останется низким даже на радиочастотах, но, как отмечалось ранее, остерегайтесь длинных проводов! Вышеприведенное предполагает, что проблема заключается в шуме, но это редко упоминается как «улучшение» — скорее это «авторитет» или расширение баса, или, возможно, «завеса» приподнимается с высоких частот. Можно легко продемонстрировать, что до тех пор, пока источник питания хорошо спроектирован, на «качество» выходного постоянного тока не влияют никакие так называемые «средства защиты». Напряжение пульсаций останется прежним, выходная мощность усилителя (на всех частотах) останется неизменной, а отношение сигнал/шум в основном не изменится. Очень легко контролировать шины питания с помощью осциллографа и контрольного громкоговорителя (разумеется, с емкостной связью), и по этому можно напрямую оценить любую разницу, если она существует. Всегда остерегайтесь любых чисто субъективных заявлений о том, что то или иное «улучшит» схему, усилитель или что-то еще. Без технической поддержки, результатов испытаний и измерений эти утверждения почти всегда являются фиктивными. Двойное слепое (или ABX) тестирование — это единственная субъективная методика тестирования, которой можно доверять. Я еще не слышал ни от кого, кто мог бы дать правдоподобное объяснение или прислать мне результаты тестов или звуковой файл, демонстрирующий разницу между любыми двумя проводами питания или даже двумя «эквивалентными» источниками питания, при прочих равных условиях. Это змеиное масло, и его следует избегать. В (очень) немногих случаях использование сетевого шнура с внешним экраном может уменьшить шум, но мало на что еще влияет. Еще один «интересный» миф заключается в том, что использование демпфера (по существу цепи Цобеля, состоящей из последовательно соединенных резистора и конденсатора) между диодами или вторичными обмотками трансформатора «улучшает звук». Это не сделает ничего подобного, но в некоторых случаях может уменьшить кондуктивные электромагнитные помехи (электромагнитные помехи, передаваемые обратно в сеть через шнур питания), если это окажется проблемой. Это подробно описано в статье Демпферы для блоков питания — нужны ли они и зачем они мне нужны? Как и многие другие мифические/магические «ингредиенты», которые можно добавлять в блоки питания, они ничему не повредят, но они также будут полезны.0095, а не изменяют «звук» DC. Во что бы то ни стало, включите снибберов, если вам от этого станет лучше, но не публикуйте в сети чепуху о «поразительной разнице», которую они создают. Этого не произойдет, если ваша внутренняя проводка плохо проложена, и вы получаете гудение в результате внутренних излучаемых магнитных полей. 11. Сводка В заключение, есть несколько практических правил, которые можно применять для сохранения вычислений и тестовых измерений. Их не следует рассматривать как истину — это всего лишь мои предложения относительно приемлемых минимальных требований к источнику питания. Добавление демпферов, высокоскоростных диодов или пленочных колпачков параллельно с колпачками основного фильтра не навредит, но и ничего не улучшит, за исключением, возможно, небольшого снижения кондуктивных излучений (радиочастотная энергия возвращается в сеть). Номиналы диодов Для большинства усилителей мощностью 50 Вт и выше используйте выпрямительный мост на 35 А, 400 В. Меньшие усилители, естественно, могут использовать что-то с более низкими рейтингами. Ток должен основываться на минимуме 6 А на 100 Вт для нагрузки 8 Ом или 12 А на 100 Вт для 4 Ом. Более высокий номинальный ток снижает потери и повышает надежность. Номинальное напряжение должно быть не менее 200 В для 100 Вт на 8 Ом или 100 В для 100 Вт на 4 Ом. Это нелинейно, поэтому прямая экстраполяция не рекомендуется. Диодов на 400В достаточно. для усилителей до 2000 Вт/8 Ом. Значение конденсатора Емкость Класс AB: Крышка фильтра должна быть не менее 4700 мкФ на 100 Вт при сопротивлении 8 Ом и 10 000 мкФ на 100 Вт при 4 Ом. Фактическое значение можно экстраполировать отсюда. Это Часто можно использовать меньше рекомендуемой емкости, а показанные значения можно уменьшить вдвое без существенной потери производительности — это зависит от конкретного конструктора. Class-A: Цоколь необходимо выбирать в соответствии с требованиями усилителя, но рекомендуется не менее 4700 мкФ на каждые 10 Вт на 8 Ом. Номинальное напряжение соответствует максимальному источнику постоянного тока и обычно составляет 35, 50, 75 или 100 В Диапазон пульсаций тока (из примеров, показанных здесь) от 3,3-кратного тока нагрузки до 4,6-кратного тока нагрузки, в значительной степени в зависимости от размера трансформатора. Класс AB: поскольку усилитель редко потребляет максимальный ток в течение длительного времени, обычно достаточно номинального тока пульсаций, равного удвоенному пиковому выходному току. Таким образом, усилитель мощностью 100 Вт/8 Ом с пиковым выходным током 3,5 А обычно будет в порядке с номинальным пульсирующим током 7 А. (Примечание: сюда не входят гитарные усилители! следует использовать указанное выше значение.) Class-A: В худшем случае я предлагаю, чтобы номинальный пульсирующий ток в этих усилителях был в 5 раз больше тока нагрузки. Усилитель класса А мощностью 20 Вт/8 Ом будет постоянно потреблять 2,5 А (типичное значение), поэтому номинальный пульсирующий ток для конденсаторов должен составлять 12,5 А. Трансформатор Напряжение определяется мощностью, которая вам нужна от усилителя. Рассчитайте мощность по формуле …     P = Va² / R   Где P — мощность в ваттах, Va — среднеквадратичное напряжение динамика, а R — номинальное сопротивление динамика Напряжение питания (с учетом только основных потерь) рассчитывается следующим образом: В СКЗ = Ва × 1,1 Где В СКЗ — вторичное напряжение трансформатора (для каждой шины питания) ВА Номинальная мощность — Класс -АБ Предлагаемая минимальная номинальная мощность в ВА равна мощности усилителя. Следовательно, для усилителя мощностью 50 Вт требуется трансформатор на 50 ВА или 100 ВА для стереофонических усилителей на 50 Вт. Большие трансформаторы (до двойного номинальная мощность усилителя) обеспечит более «жесткий» источник питания, и это может быть выгодно. Для непрерывной работы на полной мощности с сильными ограничениями (никогда не требуется для hi-fi, но обычно для гитары). ампер), трансформатор должен иметь мощность ВА, в 2-4 раза превышающую мощность усилителя. Некоторые производители трансформаторов предполагают, что номинальная мощность ВА должна составлять всего 0,7 от максимальной мощности усилителя. В большинстве случаев это работает достаточно хорошо, но у вас не будет «жесткой» источник питания. Напряжение постоянного тока падает по мере того, как потребляется больше тока. Маловероятно, что вы услышите какую-либо существенную разницу между меньшими и большими трансформерами с музыкой. Номинальная мощность ВА — класс A Минимальная номинальная мощность ВА, рекомендуемая для «несимметричного» класса A, равна не менее В 4-5 раз больше мощности усилителя. Таким образом, для усилителя класса А мощностью 20 Вт требуется минимум трансформатора на 80–100 ВА. или 160–200 ВА для стереоусилителей класса А мощностью 20 Вт. Номинальная мощность трансформатора может быть в 10 раз больше выходной мощности, в зависимости от топологии усилителя и тока покоя. [2]. Конструктор должен иметь возможность решить эту проблему, иначе возможен отказ трансформатора. Усилители класса А, которые потребляют 50% тока покоя, менее требовательны, потому что установившийся ток вдвое меньше, чем у несимметричной конструкции. Трансформатору всегда нужен гораздо более высокий номинал, чем вы можете ожидать, не обязательно из-за среднеквадратичного значения тока, но из-за плохой стабилизации трансформатора, которая всегда проявляется при использовании фильтров с конденсаторным входом. Номинальная мощность в ВА — класс D Благодаря высокому КПД усилителей класса D номинальная мощность трансформатора часто равна ВА, равной номинальной мощности усилителя. Однако многие усилители класса D имеют повышенное и пониженное напряжение. вырезы, и если регулировка трансформатора недостаточно хороша, усилитель может отключиться из-за пониженного напряжения на громких пассажах. Хотя это не является обычным явлением, я смог воспроизвести это явление на верстаке. Убедитесь, что напряжение постоянного тока находится в пределах указанного диапазона напряжения усилителя, и в целом все будет в порядке. Остерегайтесь состояния, известного как «автобусная прокачка», особенно для сабвуферных усилителей. Это «накачивает» напряжение питания выше с низкочастотным материалом и может привести к отключению усилителя из-за выше -напряжения. Больше, чем обычные колпачки для фильтров помогают смягчить проблему (но не предотвращает ее ). Стереоусилители класса D обычно работают с инвертированной фазой сигнала, что обычно запрещает «прокачку автобуса». Многие усилители класса D используют выходы BTL (мостовая нагрузка) не только для получения большей мощности при заданном напряжении питания, но и для предотвращения этого явления. Трансформаторы большей мощности (т. е. с большей мощностью ВА) обычно имеют меньшие потери (ватт на ВА) при полной (или средней) мощности. Это связано с тем, что им требуется меньше витков более толстого провода с большим сердечником. Это означает, что напряжение постоянного тока будет выше, чем у аналогичного трансформатора с более низким номиналом. Например, выход постоянного тока от трансформатора 25-0-25 В 500 ВА будет значительно выше, чем от трансформатора 25-0-25 В 100 ВА при том же постоянном токе нагрузки. Это особенно важно для усилителей класса А, поскольку они потребляют значительный ток 100% времени. Поскольку регулировка небольших трансформаторов хуже, чем у больших, вы можете обнаружить, что напряжение постоянного тока без нагрузки выше, чем ожидалось, а напряжение при полной нагрузке ниже. Это нормально, и это происходит с всеми трансформаторами . Она зависит от размера трансформатора. Большой трансформатор почти всегда будет обеспечивать постоянное напряжение с лучшей регулировкой, чем можно получить от небольшого трансформатора с тем же выходным переменным напряжением. Вы можете увеличить номинальную мощность любого трансформатора, используя вентиляторное охлаждение. Увеличение зависит от площади поверхности трансформатора, подвергаемой турбулентному воздушному потоку. Ламинарный или «гладкий» поток воздуха сравнительно неэффективен, поскольку он позволяет слою неподвижного воздуха существовать рядом с трансформатором. Фанаты должны вдувает воздух на трансформатор, а не всасывает воздух мимо него — разница может быть значительной. Вам нужно будет поэкспериментировать, если вы хотите запустить трансформатор за пределами его номинальных характеристик, и помните, что вы только увеличиваете номинальную мощность ВА, а регулирование будет хуже, чем у более крупного трансформатора. 12. Предохранители и защита Поскольку источник питания подключен к сети, необходимо защитить электропроводку здания и оборудование от любого крупного отказа, который может произойти. С этой целью предохранители являются наиболее распространенной формой защиты, и при правильном выборе они обычно предотвращают катастрофические повреждения в случае отказа компонента. Тороидальные трансформаторы имеют очень высокий пусковой ток при включении питания, и плавкие предохранители необходимы для предотвращения нежелательного перегорания. В случае любого тороида мощностью 500 ВА и более схема медленного пуска очень полезна, чтобы гарантировать, что начальные токи ограничены безопасным значением. Пример такой схемы представлен в Проекте 39 и представляет собой отличную страховку от повреждения выпрямителей и конденсаторов перенапряжением. Рассчитать правильное значение сетевого предохранителя непросто, так как существует много переменных, но несколько основных правил могут помочь. Во-первых, проверьте паспорт производителя или веб-сайт. Часто у них есть рекомендуемые номиналы и типы предохранителей, соответствующие используемым трансформаторам. Если данные производителя недоступны, определите максимальный рабочий ток системы на основе постоянной максимальной мощности. Расчеты, сделанные ранее, помогут. Ток сети определяется соотношением витков трансформатора, рассчитанным по . .. T r = V pri / V sec   Где T r — коэффициент трансформации, V pri — первичная (сеть) напряжение, а V сек вторичное напряжение Трансформатор от 240 В до 25-0-25 В (т. е. вторичная обмотка 50 В — в расчетах должна использоваться вся вторичная обмотка ) трансформатор имеет коэффициент трансформации 4,8:1, такой же трансформатор с первичной обмоткой 120 В имеет коэффициент трансформации 2,4:1 — можно рассчитать для любого трансформатора. Первичный ток рассчитывается по … I pri = I sec / T r   Где I pri — первичный ток, I sec — вторичный ток Блок питания, предназначенный для нашего гипотетического усилителя мощностью 100 Вт/8 Ом, будет иметь вторичный ток около 6,3 А при полной мощности, поэтому первичный ток (для 240 В) составляет около 1,3 А. Для этого подойдет предохранитель на 2 А, но если используется трансформатор на 500 ВА (например), этого достаточно, чтобы справиться с максимальным первичным током трансформатора, но (в конечном итоге) он перегорит из-за пускового тока трансформатора. Следует использовать инерционный предохранитель на 3 А (или 3,15 А), который должен выдерживать пусковой ток (в странах с напряжением 120 В потребуется инерционный предохранитель на 6 А). Я рекомендую использовать схему плавного пуска для любого трансформатора выше 300 ВА. Тепловая защита (часто с помощью одноразового плавкого предохранителя) часто включается в трансформаторы. Обычно (но не всегда) это ограничивается небольшими трансформаторами с тонкой первичной обмоткой, и они часто потребляют, возможно, в два раза больше нормального первичного тока, даже когда выход закорочен! Обычный предохранитель может выдерживать эту небольшую перегрузку достаточно долго, чтобы привести к полному расплавлению! Если использовался «одноразовый» плавкий предохранитель, то в случае перегрева трансформатора его необходимо выбросить, так как предохранитель спрятан внутри обмоток и не подлежит замене. Тем больше причин для обеспечения надлежащей защиты трансформатора с самого начала. Не стесняйтесь добавлять свой собственный плавкий предохранитель, но убедитесь, что он находится в хорошем тепловом контакте с обмотками, находится далеко от любого потока воздуха (преднамеренного или нет) и что проводка к нему безопасна при всех возможных условиях. Это не тривиально, но добавляет дополнительный уровень защиты, но только , если все сделано правильно. Первичные провода с несколькими ответвлениями (например, 120, 220, 240 В) создают дополнительные проблемы с предохранителями, и часто используется компромиссное значение. В этом случае защита трансформатора не так хороша, как могла бы быть, но, как правило, обеспечивает защиту от короткозамкнутых диодов или колпачков фильтра. В идеале должны быть разные номиналы предохранителей для работы на 120 или 230 В, и всегда следует использовать правильный предохранитель. Кроме того, может быть преимуществом подключение металлооксидных варисторов (MOV) к сети между активным и нейтральным проводами. Они будут поглощать любые пики в сети и могут помочь предотвратить щелчки и хлопки, проходящие через усилитель. Однако спецификации MOV могут быть сложными, и часто бывает полезно обратиться к поставщику за помощью в выборе правильного варианта для вашего приложения. Обычно они могут выдержать только ограниченное количество «событий» перенапряжения, прежде чем они полностью выйдут из строя, и нормальным режимом отказа является их взрыв (и нет, я не шучу). Обратите внимание, что первичный предохранитель или автоматический выключатель не защищает усилитель от перегрузки или короткого замыкания проводов динамика. Если это произойдет, или усилитель должен неисправен, первичный предохранитель не обеспечивает защиты от катастрофического отказа, повреждения динамика и, возможно, возгорания. По этой причине всегда следует использовать вторичные предохранители постоянного тока — без исключений. Многим также нравится включать защиту по постоянному току, например Project 33. Многие коммерческие версии и комплекты не отображают правильный контакт реле. проводка, и они могут быть рядом с бесполезными. 13. Пусковой ток Пусковой ток определяется как начальный ток, потребляемый при первом включении питания. В трансформаторных источниках питания есть два отдельных компонента — пусковой ток трансформатора и зарядный ток конденсатора. Они очень сильно зависят друг от друга, но максимальный ток при включении питания не может превышать значение, определяемое первичным сопротивлением трансформатора. Оптимальная часть формы волны для подачи питания на трансформатор находится на пик переменного напряжения — 325В для сети 230В. См. «Трансформеры, часть 2» для получения дополнительной информации. Чтобы свести к минимуму бросок конденсатора, питание должно подаваться при переходе сети через ноль, где максимальная скорость изменения напряжения минимальна. Когда переключатель замкнут, скорость изменения чрезвычайно высока, если в это время на контактах переключателя присутствует заметное напряжение. Эти двое полностью противоречат друг другу, но точный момент, когда сила действительно применяется, фактически случаен. Кроме того, существует эффект (разряженного) конденсатора, вызывающего мгновенную сильную перегрузку трансформатора при включении питания. Это приведет к снижению плотности потока трансформатора, но конденсатор(ы) будут вести себя как кратковременное короткое замыкание (через диодный мост), поэтому единственный способ узнать, что происходит на самом деле, – провести тесты. Этот уровень тестирования нетривиален и требует специального тестового оборудования, но, к счастью, в нем нет необходимости. С трансформаторами мощностью 300 ВА и менее обычно вообще ничего делать не нужно. Если используется правильный номинал и тип предохранителя, пусковой ток будет высоким, но в пределах «нормального» диапазона. В худшем случае пусковой ток может составлять не более 50 А (при 230 В для трансформатора на 300 ВА), поскольку он ограничен сопротивлением первичной обмотки и импедансом сети. Продолжительность обычно меньше одного цикла переменного тока. Более крупные трансформаторы создают более высокий пусковой ток, поскольку первичное сопротивление ниже. Конденсаторы должны заряжаться, и, как отмечалось выше (см. Таблицу 6), продолжительность включения конденсатора намного меньше 500 мс даже при очень больших конденсаторах. Самый простой способ ограничить пусковой ток — использовать схему плавного пуска, такую ​​как Project 39.  Использование только термисторов NTC — плохой выбор, поскольку большинство усилителей не потребляют достаточного тока в режиме ожидания, чтобы получить низкое последовательное сопротивление. Сопротивление термистора будет постоянно циклически изменяться, когда усилитель управляется сигналом, и мало защиты, если усилитель (случайно или иным образом) выключается и снова быстро включается. Схема плавного пуска защищает предохранитель от очень высоких импульсных токов, ограничивает зарядный ток конденсатора и делает цикл включения более безопасным для оборудования и питающей сети. Резисторы (или термисторы) следует выбирать так, чтобы максимальный пиковый ток в 2-5 раз превышал нормальный рабочий ток при полной мощности. Например, если ожидается, что усилитель будет потреблять 2 А при максимальной мощности, плавный пуск должен ограничивать пиковый ток в худшем случае где-то между 4 и 10 А. Для сети 230 В сопротивление будет в пределах от 23 до 58 Ом. Стандартные значения, которые я предлагаю для Проекта 39составляют около 50 Ом для 230 В (или 22 Ом для 120 В), и они доказали свою эффективность и надежность для многих сотен конструкторов. Для большинства импульсных источников питания также требуется плавный пуск. В отличие от линейного питания, здесь нет сопротивления первичной обмотки трансформатора для ограничения тока, а низкое ESR конденсаторов может вызвать исключительно высокий пусковой ток. Я измерил пусковой ток довольно скромного SMPS (150 Вт) при пиковом токе 80 А, и даже небольшой 20 Вт SMPS может вызвать пиковый пусковой ток 10 А или более. Во многих импульсных источниках питания последнего поколения используется активная схема плавного пуска, поскольку пусковой ток часто вызывает срабатывание автоматических выключателей, если несколько источников питания включаются одновременно. Скромный электролитический конденсатор емкостью 150 мкФ/400 В будет иметь типичное ESR не более 2 Ом, поэтому, если не ограничивать, пусковой ток может составлять 150 А и более — по крайней мере, теоретически. На практике существует несколько дополнительных импедансов, которые помогают уменьшить пусковой ток. Сетевая проводка (включая вилки и розетки), диоды, предохранители и дорожки печатной платы вносят некоторое сопротивление, что в большинстве случаев удерживает пусковой ток ниже 100 А. Чтобы гарантировать, что бросок никогда не вызовет проблем, необходимо использовать схему плавного пуска. 14. ЭМП (электромагнитные помехи) Электромагнитные помехи обычно не являются проблемой для линейного источника питания, и большинство из них соответствует нормам, используемым во всех странах, без какой-либо фильтрации. Тем не менее, довольно часто используется не менее какой-то фильтр типа , который во многих случаях будет не чем иным, как конденсатором. Есть три возможных подхода, ни один из которых не является значительно лучше или хуже другого. Однако может быть большая разница в стоимости, и конструктор должен решить, какой подход использовать. Первый метод заключается в использовании сетевого конденсатора (класса X2) параллельно первичной обмотке трансформатора. Важно понимать, что никакой стандартный конденсатор использовать нельзя — должен — сетевой колпачок X2. Это вдвойне важно для сетевого напряжения 220-240 В, потому что все конденсаторы, рассчитанные на постоянный ток, в конечном итоге выйдут из строя, независимо от номинального напряжения. Крышки X2 специально разработаны для использования в сети и обычно (но не всегда) изготавливаются из полипропилена. Обычное номинальное напряжение составляет 275 В переменного тока, что является идеальным. Обычно подходит емкость около 470 нФ. Второй способ заключается в использовании конденсатора на каждой обмотке вторичной обмотки трансформатора. Опять же, я предлагаю вам использовать конденсаторы класса X2, особенно для вторичных цепей с напряжением более 50 В переменного тока. Задача усложняется для ламповых усилителей, потому что вторичное напряжение обычно находится в диапазоне от 300 В до 600 В переменного тока, поэтому почти наверняка потребуется последовательный ряд конденсаторов. Когда используется последовательная цепочка, рекомендуется включить резисторы параллельно каждой крышке, чтобы обеспечить одинаковое напряжение на каждой из них. Будьте осторожны с резисторами — часто бывает необходимо использовать несколько резисторов последовательно, чтобы напряжение на каждом было ограничено безопасным значением. Использование резисторов с высоким напряжением на них почти всегда приводит к отказу! Распространен третий способ, когда люди решают, что быстрые диоды звучат «лучше», и добавляют конденсатор параллельно каждому диоду, чтобы снова замедлить его (это должно быть бессмысленно). То же самое можно сделать и со стандартными диодами. Это не тот метод, который я использовал, но я ожидаю, что он будет похож на использование одной крышки (или двух крышек для двойной обмотки) на вторичной обмотке (обмотках) трансформатора. Ни одно из вышеперечисленных средств не будет иметь существенного значения (если вообще будет) для гармоник, генерируемых в звуковом диапазоне, но они могут помочь уменьшить радиочастотный шум на несколько дБ. Тест, используемый для определения того, есть ли польза или нет, — это «кондуктивное излучение» — шум и / или помехи, которые передаются обратно в сетевую проводку через сам сетевой шнур. В большинстве случаев маловероятно, что вы услышите какую-либо разницу, если только добавленная крышка не уменьшит слышимый шум (маловероятно в хорошо организованной системе). Дополнительные сведения по этой теме см. в статье Снабберные цепи блока питания. Хотя это и не обязательно (и это не влияет на звук), добавление демпферов к вторичной обмотке трансформатора (или вторичным обмоткам) может значительно снизить электромагнитные помехи. Несмотря на то, что электромагнитные помехи редко бывают достаточно серьезными, чтобы помешать любому источнику питания трансформатора пройти испытания на кондуктивные помехи, снаббер может обеспечить дополнительный «запас безопасности». Гораздо хуже уровень гармонических искажений (и плохой коэффициент мощности), вызванный очень нелинейной формой волны. 15.    Импульсные источники питания (SMPS) Для многих приложений предпочтительным источником питания стал один из множества различных типов переключаемых режимов. Некоторые более крупные SMPS имеют активную коррекцию коэффициента мощности, чтобы минимизировать ток сети при большой нагрузке. Здесь я рассмотрю только основные принципы, потому что разработка SMPS сама по себе является полноценной карьерой. Любая попытка объяснить тонкости бесполезна, потому что это всего лишь одна страница моего сайта. Дизайну ИИП посвящены целые сайты, и дизайн нетривиален во всех отношениях. Однако на сайте ESP есть статья, в которой рассказывается об основах — подробности см. в SMPS Primer. Производители используют SMPS, потому что он намного меньше, чем эквивалентный линейный источник питания, и, как уже отмечалось, может включать активную коррекцию коэффициента мощности (PFC). Это сделано для того, чтобы форма сигнала сети была как можно ближе к форме сигнала сетевого напряжения. Это минимизирует ток при той же мощности и снижает искажения в сети (что становится серьезной проблемой). Что еще более важно, SMPS часто будет дешевле, чем традиционный источник питания, и, конечно же, намного легче. Рисунок 10 – Блок-схема SMPS В схеме PFC используется необработанный (несглаженный) выпрямленный переменный ток, поэтому он имеет очень высокую составляющую пульсаций (325 В пик-пик для входа 230 В). Микросхемы специально разработаны для работы с этой формой сигнала, а выход схемы PFC является постоянным, обычно около 350–420 В. Большинство активных контроллеров PFC обеспечивают хорошо регулируемое выходное напряжение. Если активная ступень PFC не используется, вышеприведенный блок PFC заменяется обычным выпрямителем и конденсатором(ами) фильтра высокого напряжения. Затем за всю регулировку отвечает схема переключения ШИМ (если она используется — многие импульсные источники питания, используемые для усилителей, не обеспечивают регулировку). (Как отмечалось выше, во многих импульсных источниках питания последнего поколения используется активная схема плавного пуска для ограничения пускового тока.) Затем постоянный ток прерывается на высокой скорости (обычно 50 кГц или более) в сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для регулируемых источников питания или в простой сигнал прямоугольной формы. Это позволяет трансформатору быть очень маленьким даже для систем большой мощности из-за высокой рабочей частоты. Выход трансформатора выпрямляется и фильтруется, а крышки фильтра могут быть довольно маленькими, потому что вход представляет собой выпрямленный прямоугольный сигнал высокой частоты. Затем DC переходит к (иногда необязательной) схеме мониторинга. Это может быть разработано для обеспечения жестко регулируемых источников питания и / или для контроля выходного тока на предмет условий неисправности и т. Д. Импульсные источники питания нередко используют внутренний маломощный импульсный источник питания для обеспечения нормального рабочего напряжения для интегральных схем. и схема «домашнего хозяйства». Общая схема сначала может показаться простой, если вы посмотрите на печатную плату такого источника питания, но затем вы поймете, что это почти всегда устройства для поверхностного монтажа (SMD) с крошечными компонентами с обеих сторон печатной платы. Общая сложность зачастую поразительна, а возможность обслуживания этих запасов варьируется от сомнительной до маловероятной. Это может быть возможно, если у вас есть полные схемы и предоставленная производителем процедура тестирования (наряду с полными средствами доработки SMD), но во многих случаях единственным вариантом является замена печатной платы. Нередки случаи, когда печатная плата сгорает при выходе из строя SMPS, потому что схемы защиты могут функционировать только в том случае, если схема исправна. Существует бесчисленное множество режимов отказа, которые сводят на нет все попытки защиты. Электролитические конденсаторы часто являются ахиллесовой пятой любого SMPS, и через несколько лет они очень часто развивают высокое ESR. В некоторых конструкциях один конденсатор с высоким значением ESR может привести к выходу из строя схемы переключения, что часто приводит к серьезным последствиям. SMPS используются, потому что люди хотят, чтобы оборудование было легким, мощным и крутым. Производителям они нравятся, потому что они довольно дешевы в производстве, а затраты на доставку и обработку сокращаются из-за небольшого веса. Больше никаких громоздких трансформаторов и больших конденсаторных батарей. Однако немногие покупатели понимают недостатки. Ожидаемый срок службы обычного линейного источника питания близок к бесконечности. Деталей немного, все легко достать (даже нестандартные трансформаторы не слишком дороги), а обслуживание очень простое. Можно ожидать, что любой SMPS прослужит до первого использования, и, если повезет, он может прослужить еще несколько лет после этого. Сможете ли вы отремонтировать его через 10, 20 или 30 лет? Одним словом — «нет». Блок питания (а часто и усилитель) становятся электронными отходами, когда специализированные ИС больше не доступны. Некоторые из этих деталей могут иметь единичный производственный цикл и никогда больше не производиться. Нравится идея или нет, неважно — это то, что делается сегодня, и с этим приходится мириться покупателям. Тем не менее, люди, работающие своими руками, будут делать линейные расходные материалы еще довольно долго, и, скорее всего, через 50 лет они все еще будут ремонтопригодны! Для тех, кто хочет узнать больше об SMPS в целом, есть дополнительная информация на сайте ESP, а в справочнике OnSemi есть отличная вводная информация (хотя самые последние разработки не включены, поскольку они были опубликованы в 2002 году). Существует еще один документ OnSemi, в котором объясняется коррекция коэффициента мощности, а также множество других документов от разных производителей. 16. Отказ от ответственности Информация, представленная в этой статье, предназначена только для ознакомления, и автор не несет ответственности за любой ущерб, увечье или телесные повреждения (включая, помимо прочего, гибель людей) или имущество в результате использования или неправильного использования данные или формулы, представленные здесь. Читатели несут полную ответственность за оценку пригодности проекта или любой его части для предполагаемой цели и за принятие всех необходимых мер предосторожности для обеспечения безопасности себя и других. Читатель предупреждается, что первичное и вторичное напряжение, присутствующее почти во всех источниках питания для усилителей, потенциально опасно для жизни, и конструкторы должны соблюдать все применимые законы, законодательные требования и другие ограничения или требования, которые могут существовать в вашем регионе. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Вся электропроводка должна выполняться лицами с соответствующей квалификацией. квалифицированный. Могут применяться суровые наказания.   Все источники питания должны иметь плавкие предохранители или защищены автоматическим выключателем, а вся сетевая проводка должна быть надлежащим образом изолирована и защищена от случайного прикосновения в соответствии со спецификациями и требованиями, действующими в вашей стране. Каталожные номера Приведенные здесь ссылки — это те, которые я использовал при составлении статьи, но есть и много других. На эту тему написано много книг, и существует бесчисленное множество веб-сайтов, на которых также есть информация. Не всегда ясно, надежен ли он, полезен или даже основан на фактах, поэтому важно убедиться, что то, что вы читаете, актуально и / или основано на науке, а не на «волшебстве» или змеином масле. Существует бесчисленное множество заявлений, которые не выдерживают никакой критики, поэтому вы должны быть осторожны, когда читаете статьи в Сети. В общем, избегайте «подсказок» и других материалов, найденных на сайтах форумов — они редко согласуются с реальностью. Справочник по регулятору напряжения — National Semiconductor Corp. — Издание 1981 г. Отчет производителей – «Важность источника питания» – май 1997 г. (Нельсон Пасс) Источники питания SWITCHMODE™ — справочное руководство и руководство по проектированию (OnSemi) Справочник по коррекции коэффициента мощности (OnSemi) Информация также предоставлена ​​Джеффом Моссом, моим неофициальным редактором из Великобритании. Как всегда, спасибо, Джефф! Основной индекс Указатель статей Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторскими правами © 2001. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. Журнал изменений: февраль 2000 г. – создана как новая страница (ранее являвшаяся частью дизайна усилителя)./ 3 октября – только незначительные изменения./ 3 марта – незначительное переформатирование и некоторые дополнения, дополнительная защита, заявление об отказе от ответственности и сравнительная информация ./ Декабрь 2006 г. — обновлен базовый пример трансформатора, исправлены ошибки HTML./ 07 декабря — добавлен раздел о «чрезмерной» емкости./ август 2010 г. — добавлена ​​информация об SMPS./ февраль 2014 г. — добавлена ​​таблица 9, дополнительная информация включена. / февраль 2018 г. — реорганизованный указатель с пронумерованными разделами./ февраль 2019 г.- добавлен разд. 8.2 (ESR)./ Май 2021 г. — Незначительные дополнения и исправления. Проектирование и сборка линейных источников питания постоянного тока Сегодня мы будем работать с линейными источниками питания. Мы узнаем, как они работают и для каких приложений лучше всего подходят. Затем мы применим наши знания и создадим линейный блок питания, который станет отличным дополнением к вашему рабочему столу. Введение Каждое электрическое или электронное устройство нуждается в источнике питания. Конечно, существует множество способов получения этой энергии, начиная от аккумуляторов и заканчивая генераторами и солнечными батареями. Для наших экспериментов с микроконтроллерами и электроникой нам обычно требуется источник постоянного тока или постоянного тока, довольно часто с определенным напряжением, например, 3,3 или 5 вольт. Хотя батареи могут использоваться для питания этих низких напряжений, они имеют несколько недостатков, включая стоимость и неправильные значения напряжения. Вместо этого мы используем источник постоянного тока, устройство, которое потребляет переменный ток (сетевой или линейный, в зависимости от того, где вы находитесь) и преобразует его в безопасный низковольтный постоянный ток с желаемым уровнем напряжения. Прекрасным примером этого является «настенная бородавка» USB, эти уродливые маленькие коробочки, которые висят на стенных розетках и обеспечивают 5-вольтовое питание через USB-кабель (более новые источники питания USBC также могут обеспечивать другие напряжения). Источники питания используются для такого оборудования, как телевизоры, аудиоресиверы, компьютеры и около миллиона других устройств. Знание того, как они работают и как их использовать, является фундаментальным электронным навыком, который вы можете применить для решения ряда проблем проектирования. И мы уже построили несколько блоков питания здесь, в мастерской DroneBot. Несколько лет назад мы превратили старый компьютерный блок питания ATX в полезный настольный блок питания, а также построили простой регулируемый блок питания постоянного тока. В обеих этих конструкциях использовались готовые импульсные источники питания. Начнем с двух разных типов источников питания постоянного тока: линейных и импульсных. Линейные и импульсные источники питания Когда-то, около 50 лет назад, большинство источников питания постоянного тока работали одинаково. Переменный ток высокого напряжения пропускался через трансформатор, который уменьшал его до гораздо более низкого напряжения. Затем этот низковольтный переменный ток направлялся в выпрямитель — устройство, которое создает постоянный ток из переменного тока. Создаваемый постоянный ток был шумным и колебался с той же скоростью, что и частота сети переменного тока, поэтому для его сглаживания использовался большой конденсатор. Теперь у вас есть источник постоянного тока, созданный из переменного тока! Описанная мной система представляет собой линейный источник питания . Если быть точным, то это нерегулируемый линейный блок питания. Его выходное напряжение будет варьироваться в зависимости от потребляемой нагрузки, а также на него будут влиять колебания входного сетевого напряжения переменного тока. Регуляторы напряжения Регулятор напряжения представляет собой дополнительную электронную схему, подключаемую к выходу нерегулируемого источника питания. Его цель — обеспечить фиксированное напряжение, которое остается неизменным при различных нагрузках и различных входных напряжениях переменного тока. В ранних регуляторах напряжения использовались дискретные детали, и во многих высокопроизводительных конструкциях они используются до сих пор. Но для большинства приложений мы можем воспользоваться преимуществами интегральных схем регуляторов напряжения, многие из которых имеют только три контакта. Мы будем работать с некоторыми из них в ближайшее время Если вы помните самые первые персональные компьютеры, такие как коробки Altair, IMSAI или Southwest Technical Products, вы, возможно, помните, что они были огромными. Большая часть этого размера и почти весь их огромный вес объяснялись тем, что в них использовались линейные источники питания. Чтобы сделать линейный источник питания с высоким выходным током, например, коробку с микропроцессором первого поколения и ТТЛ-чипами, вам пришлось использовать физически большой трансформатор. А так как они были сделаны из железа и меди, то весили они много. Импульсные источники питания начали набирать популярность в конце 70-х годов, так как они имели ряд преимуществ перед линейными источниками питания. Поскольку они работали на более высоких частотах, их трансформаторы могли быть намного меньше и легче, что приводило к более компактному блоку питания, который был также более эффективным, чем линейный. В настоящее время большинство источников питания, которые вы используете, являются импульсными источниками питания, хотя, если у вас есть высококачественное аудиооборудование, скорее всего, оно использует линейный источник питания. Сравнение линейного и импульсного источников питания Линейный и импульсный источники питания выполняют одну и ту же задачу, преобразовывая переменный ток высокого напряжения в постоянный ток низкого напряжения. Однако метод, которым они это делают, совершенно другой. На приведенной ниже схеме показаны части как линейных, так и импульсных источников питания. Работа линейного источника питания Как описано выше, в линейном источнике питания используется силовой трансформатор для преобразования переменного тока высокого напряжения (120–240 В переменного тока) в переменный ток более низкого напряжения. Затем он проходит через выпрямитель, который обычно состоит из одного или нескольких диодов, но может также использовать МОП-транзисторы. Задача выпрямителя — превратить переменный ток в постоянный. Постоянный ток, создаваемый выпрямителем, очень прерывистый, поэтому для его сглаживания используется фильтрующий конденсатор. Конденсатор также обеспечивал некоторый запас мощности на случай внезапной потребности в большой мощности. Выходной сигнал затем подается на регулятор напряжения, который обеспечивает постоянный уровень напряжения постоянного тока. В некоторых случаях регулируемая подача не требуется, поэтому выход берется непосредственно из фильтра. Работа импульсного источника питания В импульсном источнике питания переменный ток высокого напряжения (120–240 В переменного тока) направляется непосредственно на выпрямитель, который выдает очень высокое постоянное напряжение. Это напряжение используется для управления генератором, который обычно работает на частоте от 20 кГц до 2 МГц. Выход этого генератора отправляется на высокочастотный трансформатор, который понижает его до гораздо более низкого напряжения. Трансформаторы, работающие на частотах от 20 кГц до 2 МГц, можно сделать намного меньше, чем те, которые должны работать на частотах 50 или 60 Гц, а также сделать их более эффективными. Thai дает импульсному источнику питания несколько преимуществ по сравнению с его линейным аналогом. Выход высокочастотного трансформатора выпрямляется, чтобы превратить его в постоянный ток. Затем он направляется на фильтр, состоящий из конденсаторов и катушек, для фильтрации высокочастотного шума, характерного для импульсных источников питания. Выходное напряжение возвращается для управления высокочастотным генератором, таким образом импульсный источник питания регулирует напряжение. Это более эффективно, чем линейный регулятор напряжения, который просто рассеивает избыточное напряжение в виде тепла. В приведенной выше таблице показаны преимущества и недостатки каждого типа блока питания. Компоненты блока питания Мы разделили линейные блоки питания на четыре части следующим образом: Трансформатор Выпрямитель Фильтр Регулятор напряжения Давайте рассмотрим каждый из этих разделов, чтобы увидеть, какие компоненты мы будем покупать при разработке линейного источника питания. Трансформаторы Трансформатор представляет собой электрическое устройство, состоящее из двух или более катушек провода, намотанных на общий сердечник. Переменный ток (AC), подаваемый на одну из катушек, обычно называемую первичной катушкой, будет создавать переменный ток в другой катушке (которую часто называют вторичной катушкой) посредством электромагнитной индукции.   Трансформаторы используются для понижения, повышения или изоляции цепей переменного тока. При сборке линейных источников питания мы будем искать трансформатор, который может понижать линейное или сетевое напряжение 120–240 В переменного тока до напряжения меньшего размера, например, 12–24 В переменного тока. Большинство силовых трансформаторов, используемых в таких приложениях, построены на раме, которую можно привинтить к шасси, однако вы также можете приобрести тороидальные трансформаторы, преимущество которых заключается в том, что они не излучают столько электрических помех, которые могут создавать помехи для чувствительных электронных схем поблизости. Трансформаторы также часто имеют несколько катушек или катушек с ответвлениями. Это позволяет использовать несколько комбинаций входного и выходного напряжения. Вы должны проверить техническое описание вашего трансформатора, чтобы узнать, как правильно его подключить. Выпрямители Выпрямитель предназначен для преобразования в постоянный ток. Обычно это достигается с помощью одного или нескольких диодов. Вы можете использовать обычные диоды, такие как 1N4007, для сборки выпрямителя, или вы можете купить «мостовой выпрямитель», собранный в одном корпусе. Поскольку падение напряжения на диоде (диодах) приводит к потерям мощности, вы можете подобрать диод с меньшим падением напряжения.   Фильтры Секция фильтра представляет собой просто электролитический конденсатор большой емкости, обычно порядка 1000–5000 микрофарад. Вместо одного конденсатора большой емкости можно использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов. Регуляторы напряжения Регулятор напряжения принимает входное напряжение и выдает более низкое регулируемое напряжение. Хотя, безусловно, можно построить регулятор напряжения с нуля, гораздо проще использовать готовый регулятор. Если ваши текущие требования невелики, то обычные «3-контактные регуляторы» могут хорошо работать, мы рассмотрим их через мгновение. Конфигурации выпрямителя Как я уже упоминал, выпрямитель на самом деле представляет собой один или несколько диодов, расположенных таким образом, что вход переменного тока приводит к выходу постоянного тока. Этого можно добиться с помощью диодов, поскольку они пропускают ток только в одном направлении. Таким образом, они могут отводить на выход только положительную половину сигнала переменного тока, создавая «прерывистое» положительное напряжение. Существует несколько очень распространенных конфигураций выпрямительных диодов: однополупериодные и двухполупериодные. Однополупериодные выпрямители Однополупериодный выпрямитель представляет собой простейшую конфигурацию из всех, состоящую всего из одного диода. Как показано на приведенной выше диаграмме, переменный ток подается на трансформатор, который затем имеет диод на выходе перед подключением к нагрузке постоянного тока. Форма сигнала на нагрузке представляет собой серию положительных импульсов постоянного тока той же частоты, что и частота сети питания. Двухполупериодные выпрямители Двухполупериодный выпрямитель позволяет преобразовывать обе стороны сигнала переменного тока в положительный (или отрицательный) выход постоянного тока. Существует несколько способов подключения двухполупериодного выпрямителя. В этой первой конфигурации у нас есть четыре диода, соединенных в так называемую конфигурацию «мостового выпрямителя». Это очень популярная конфигурация выпрямителя. Обратите внимание, что выход схемы снова представляет собой серию положительных импульсов, только на этот раз без «промежутков», показанных для однополупериодного выпрямителя. Поскольку на цикл сигнала переменного тока приходится два импульса, результирующая частота шума будет в два раза выше частоты сети. Здесь показан другой способ подключения двухполупериодного выпрямителя. В этой схеме используется трансформатор с отводом от середины и двумя диодами. Результирующий выходной сигнал имеет ту же форму волны, что и мостовой выпрямитель, но вы должны отметить, что он также имеет только половину выходного напряжения. Использование 3-контактных стабилизаторов Очень распространенный метод построения слаботочного регулируемого источника постоянного тока заключается в использовании 3-контактных регуляторов напряжения. На самом деле они представляют собой интегральные схемы и доступны в различных корпусах, как обычных, так и для поверхностного монтажа. Стандартные 3-контактные стабилизаторы являются биполярными устройствами, но существуют современные устройства на основе полевых МОП-транзисторов, большинство из которых совместимы с «классическими» стабилизаторами. Сегодня мы будем использовать три классических регулятора: положительный, отрицательный и переменный (положительный). Положительный – серия 78xx Серия 78xx, вероятно, является наиболее распространенной микросхемой регулятора напряжения, она используется практически во всем. Если вы включаете Arduino Uno с помощью 9-вольтовая батарея, затем регулятор 7805 используется для обеспечения 5 вольт, которые фактически требуются Arduino. «xx» в номере детали относится к выходному напряжению, поэтому 7805 будет выдавать 5 вольт, а 7809 — 9 вольт. Они доступны с различными стандартными напряжениями, а некоторые новые микросхемы LDO могут иметь выходное напряжение всего 2,2 вольта. В популярном корпусе силовых транзисторов T0220 эти микросхемы имеют следующую распиновку и характеристики: Использование трехвыводных регуляторов довольно просто, так как большинство устройств имеют следующие выводы: Вход питания Земля Выход питания Помимо нескольких фильтрующих конденсаторов, одного большого на входе и меньшего на выходе, это автономные модули регулятора напряжения. Вот как 7812 или любое другое устройство серии 78xx можно использовать в цепи: Обратите внимание, что в корпусе TO220 центральный провод подключается к металлическому выступу. В регуляторе напряжения серии 78xx это контакт заземления, поэтому регулятор можно прикрутить к корпусу и использовать в качестве радиатора. Отрицательный – серия 79xx Регуляторы напряжения серии 79xx являются отрицательными аналогами серии 78xx. Как и в случае с их положительными аналогами, уровень выходного напряжения определяется номером детали, поэтому 7905 будет давать регулируемое напряжение -5 вольт, а 7912 — 12 вольт. Очень важно отметить, что расположение трех контактов на регуляторах серии 79xx отличается от такового на регуляторах 78xx 9.0023 . Вход отрицательного напряжения подключается к центральному выводу, а на корпусе ТО220 этот вывод подключается к выводу. Итак, , вы не можете напрямую прикрутить этот регулятор к заземленному шасси , вам нужно будет использовать изолятор для предотвращения короткого замыкания. В остальном подключение серии 79xx идентично подключению серии 78xx, за исключением того, что в этом случае плюс заземлен. Переменный — LM317 Вам может потребоваться регулятор напряжения с нестандартным выходом, или вы можете захотеть создать блок питания с переменным выходом. LM317 будет отвечать всем требованиям, если вам нужен источник питания с положительным переменным током. Если вам требуется переменный отрицательный источник питания, LM337 является отрицательным эквивалентом. В отличие от предыдущих трехконтактных регуляторов, определение контактов на регулируемом регуляторе немного отличается: Power In Напряжение управления Выход питания Управляющее напряжение определяет выходное напряжение регуляторов, оно обычно обеспечивается делителем напряжения с постоянным и переменным резистором. Вот распиновка LM317: Подключение LM317 очень похоже на подключение стабилизаторов серии 78xx, разница в том, что вместо заземления вы создаете делитель напряжения и подаете его выход на контрольный штифт. Изменение значения потенциометра 5k изменит уровень выходного напряжения. Как и в случае с сериями 78xx и 79xx, существуют более новые, улучшенные версии LM317. Мы рассмотрим один из них, когда будем строить собственный линейный источник питания, чем мы и займемся дальше! Сборка линейного источника питания Теперь, когда мы знаем основы построения линейного источника питания, пришло время его построить! Блок питания, который мы будем собирать, отлично подойдет для верстака. Это положительный источник питания от 2 до 20 вольт постоянного тока при токе до 2,5 ампер . Созданная мной модель имеет один выход, и вы можете выбирать между тремя фиксированными напряжениями и одним переменным. Вы можете создать идентичный источник питания или просто использовать эту статью в качестве справочного материала для создания собственной конструкции. Выбор деталей Мне понадобятся некоторые детали для моего источника питания, и я хотел выбрать легкодоступные компоненты. Так что все было получено либо от DigiKey, Mouser, либо от Amazon. Вот несколько ссылок на детали, которые я использовал для своего блока питания. Обратите внимание, что ссылки Amazon являются партнерскими ссылками, и я буду получать комиссию за любую из них, на которую вы нажмете. Это никоим образом не увеличивает ваши расходы. Список деталей Transformer – Triad FP16-3000 – Mouser Bridge Rectifier – Rectron RS603M-C – Mouser Voltage Regulator – STM LD1085V – Mouser Heatsink – Wakefield 262-75ABE-01 – Mouser 2200UF 63V Конденсатор -Panasonic ECA-1JM222-Mouser 10UF 50V ТАНТАЛЯМИНАЯ КОМПАКИТОР -KYOCERA AVX-MUSER 4-POLE Switch -C7K A1040505.0094 10-й перевод 10K потенциометр -Bourns 10K 0,25%-Amazon 10-й Trimpots 10K -XCHC Electron-10K-Amazon Power Module -BIQU IEC320 C14 –MAMASON 4444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444. 4444444444444444444444444444444. — Eiechip ‎DIGI-100V-10A-1 — Amazon Зажимы — Amazon   Вот как я выбрал свои компоненты: Шасси Вы можете собрать блок питания в любой корпус компоненты. Возможно, у вас уже есть подходящий корпус или вы хотите встроить блок питания в существующее оборудование. Если нет, то вам придется отправиться в магазин за корпусами. Я бы рекомендовал металлический корпус, а не пластиковый, так как компоненты будут сильно рассеивать тепло. Кроме того, ваше шасси должно поддерживать достаточно тяжелый трансформатор. Так что это тот случай, когда 3D-печать может быть не лучшим выбором. Еще одна причина для использования металлического корпуса заключается в том, что само шасси можно заземлить в целях безопасности и снижения электрических помех. Я подобрал несколько разных корпусов на Amazon, это хороший источник — просто введите в поиск «коробки для проектов». Я решил использовать низкопрофильный корпус, чтобы я мог разместить измеритель и переключатель напряжения на передней панели, но при этом иметь относительно компактный блок. Модуль ввода питания При создании любого источника питания, предназначенного для использования с линейным (или сетевым) напряжением, безопасность является главным фактором. Напряжение на уровне линии может быть смертельным, и важно спроектировать источник питания таким образом, чтобы исключить любую возможность контакта пользователя с высоким напряжением. Одним из отличных способов безопасного обращения с входным напряжением переменного тока, а также использования предохранителя и выключателя питания является использование модуля ввода питания. Они недорогие и стоят своих денег. Взял популярный на Амазоне, в нем есть гнездо для стандартного трехжильного шнура питания, держатель предохранителя 5х20 мм и выключатель питания с подсветкой. Он хорошо изолирован и снабжен горячим, нейтральным и заземляющим выходами с другой стороны. Трансформатор На самом деле я взял пару трансформаторов, обычное устройство для монтажа на шасси и низкопрофильную конструкцию, предназначенную для монтажа на печатной плате. Хотя с обычным трансформатором, возможно, было проще работать, я в конечном итоге использовал низкопрофильный, чтобы использовать шасси с большим пространством на передней панели. Я выбрал трансформаторы на основе их выходного напряжения и номинального тока. Оба трансформатора были рассчитаны на 3 ампера при 18 вольтах, они оба были с центральным отводом, но я не использую отвод в своей конструкции. Регулятор напряжения Чтобы получить 2,5 ампера, мне понадобится регулируемый регулятор с большей «лошадиной силой», чем у LM317. Хотя к LM317 можно добавить внешний силовой транзистор для увеличения выходного тока, вместо этого я решил использовать более современный регулятор напряжения с малым падением напряжения (LDO). Регулятор, который я выбрал, был LD1085 , совместимая по выводам версия LM317 с малым падением напряжения. Наличие стабилизатора с малым падением напряжения уменьшило требования к радиатору для регулятора напряжения, и в итоге я использовал только радиатор с клипсой. Как видно из приведенной выше схемы, LD1085 имеет идентичную распиновку и характеристики, аналогичные LM317. Хотя у него не такой широкий диапазон напряжений, он обеспечивает вдвое больший выходной ток, что делает его отличным выбором для моего регулируемого источника питания. Мостовой выпрямитель Существует множество вариантов мостового выпрямителя: Конструкция для монтажа на шасси A Конструкция для монтажа на печатной плате Используйте четыре дискретных диода Любой из них был бы хорошим выбором, поскольку я использовал трансформатор, который был установлен на плате, я решил использовать мостовой выпрямительный модуль для монтажа на печатной плате. Независимо от того, что вы выберете, убедитесь, что вы «завышаете его спецификацию», получите один с номиналом 100 вольт, даже если он никогда не увидит больше 30 вольт, и выберите тот, который рассчитан как минимум на 5 ампер. Фильтрующие конденсаторы В конструкцию входят два поляризованных конденсатора: электролитический на 2200 мкФ и танталовый на 2,2–22 мкФ. Конденсатор большей емкости используется для фильтрации необработанного постоянного тока от выпрямителя. Если вы хотите, вы можете использовать два конденсатора по 1000 мкФ параллельно. Я использовал конденсатор на 63 вольта, а вам советую использовать хотя бы на 50 вольт. Для выходного конденсатора подойдет любое значение от 2,2 мкФ до 22 мкФ. Я использовал танталовый конденсатор емкостью 10 мкФ для повышения производительности, но если вы не можете его найти, подойдет и электролитический конденсатор. Вам также понадобится конденсатор меньшего размера, чтобы отфильтровать шум от линии управляющего напряжения. Я использовал конденсатор емкостью 22 нФ, вполне достаточно любого номинала. Не забудьте соблюдать полярность больших конденсаторов ! Вольтметр и амперметр Существует множество вариантов добавления вольтметра и амперметра к источнику питания. Один из вариантов — просто не использовать их! Если все, что вам нужно, это регулируемый выходной источник питания, и вы планируете использовать внешний измеритель для установки выходного напряжения, то вы можете просто построить источник питания без них. Если вы решите его использовать, выберите его по номинальному напряжению и току. Поскольку наш проект представляет собой блок питания 2–20 вольт с максимальной силой тока 2,5 ампера, я выбираю счетчик, рассчитанный на 0–100 вольт и максимум 10 ампер. Я взял свой счетчик на Amazon, у них был довольно большой выбор, и многие из них, казалось, были одним и тем же счетчиком с этикеткой другого производителя. Вам нужно будет ознакомиться со спецификацией приобретаемого вами счетчика, чтобы проверить точные соединения, поскольку они могут отличаться от тех, которые я использовал. Потенциометр и тримпоты Потенциометр используется для выбора выходного напряжения, и его качество влияет на общее качество источника питания. Стандартный потенциометр с низким допуском может дрейфовать до 10 %, что означает, что регулируемое выходное напряжение будет дрейфовать на аналогичную величину. Лучшим выбором является прецизионный многооборотный потенциометр. Это позволит вам точно настроить выбор напряжения. То же самое касается тримпотов. В моем проекте я использовал три из них для выбора некоторых фиксированных напряжений, я выбрал 3,3, 5 и 12 вольт, но можно выбрать любые три фиксированных напряжения. Поскольку эти подстроечные потенциометры имеют ту же функцию, что и многооборотный потенциометр, я использовал 10-оборотные прецизионные подстроечные потенциометры. Подключение Поскольку LD1085 совместим по контактам с LM317, наша схема подключения почти такая же, как и для теста LM317. В этой схеме есть несколько замечаний, начиная с модуля ввода питания. Этот модуль содержит розетку для шнура питания, выключатель и держатель предохранителя. Если вы его не используете (а я настоятельно рекомендую вам это сделать из соображений безопасности), вам придется безопасно использовать выключатель и держатель предохранителя. Предохранитель имеет решающее значение (я использую плавкие предохранители 250 В 400 мА, чтобы выдерживать ток, а также противостоять скачкам напряжения). Не рассматривайте создание блока питания без него! Далее трансформатор. Это трансформатор с выходным напряжением 18 вольт переменного тока и силой тока 3 ампера. Тот, который я использовал, имел несколько обмоток, и мне пришлось связать его правильно для моего сетевого напряжения, 120 В переменного тока. Проверьте электрическую схему вашего трансформатора перед его использованием. Мой силовой трансформатор предназначен для монтажа на печатной плате, поэтому я подключил источник питания к монтажной плате. Если вы используете трансформатор для монтажа на шасси, вы также можете использовать мостовой выпрямитель для монтажа на шасси, поместив остальные компоненты на небольшую печатную плату. Конденсатор емкостью 22 нФ предназначен только для уменьшения шума на линии управления напряжением, подойдет любой небольшой конденсатор. Попробуйте и держите его физически близко к регулятору напряжения. Обратите внимание, что общая (отрицательная) сторона цепи НЕ заземлена , если только вы не планируете использовать выходной измеритель. Резистор на 560 Ом был определен экспериментально, в моей окончательной конструкции вместо него я использовал прецизионный подстроечный резистор на 1 кОм с 10 витками. Значение здесь определяет диапазон регулирования переменного напряжения, которое само по себе представляет собой 10-оборотный потенциометр. Обратите внимание на точки подключения A, B и C — они предназначены для подключения внешнего переключателя напряжения и выходного измерителя. Оба являются необязательными. Проводка переключателя напряжения Я использовал 4-полюсный поворотный переключатель, чтобы иметь возможность выбирать между следующими уровнями выходного напряжения: Регулируемый — используйте 10-оборотный потенциометр для установки напряжения. 3,3 вольта. 5 вольт 12 вольт Конечно, вы можете выбрать любые три фиксированных напряжения в пределах диапазона регулятора, я выбрал те, которые, по моему мнению, будут наиболее полезными для меня. Как показано на электрической схеме, поворотный переключатель используется для выбора между 10-оборотным прецизионным потенциометром и тремя 10-оборотными подстроечными потенциометрами. Он подключается к точке «А» (делитель напряжения) и точке «В» (отрицательная общая линия). Проводка измерителя мощности Выбранный мной измеритель использует резистивную нагрузку на ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ стороне для измерения тока. По этой причине вы не можете заземлить общую отрицательную линию, она должна пройти через нагрузку счетчика, прежде чем ее можно будет подключить к земле. Проводка немного запутанная, так как отрицательный выход счетчика — красный провод! Именно так это было задумано. Он также имеет второй, более тонкий красный провод, который используется для питания устройства. Обратите внимание, что он питается от нерегулируемой стороны источника питания, которое должно быть около 24 вольт постоянного тока. Тонкий желтый провод — это датчик напряжения, в противном случае положительное напряжение просто идет прямо на выход. Обратите внимание: если вы используете другой счетчик, вам следует проверить схему его подключения, так как не все счетчики подключены одинаково. Сборка блока питания Несколько замечаний по сборке проекта, некоторые из них могут оказаться полезными, если вы никогда раньше не работали над чем-то подобным. Вырезание корпуса Для измерителя мощности и модуля ввода питания потребуются вырезы в корпусе. Есть много способов сделать это, ваш уровень навыков и доступ к инструментам определят, какой из них вам подходит. На верхнем уровне у нас есть станки с ЧПУ и лазерные резаки. Если у вас есть доступ к таким устройствам, возможно, в местном центре производителей, вы можете изготовить шасси профессионального размера. На другом конце шкалы вы можете использовать дрель и ножовку, чтобы вырезать отверстия. Это довольно грубо, к счастью, у каждой насадки есть рамка, которая может закрыть любые не очень идеальные вырезы (в пределах разумного)! Очень простой способ вырезания отверстий, который я использовал, — это использование инструмента для высечки. Этот удобный гаджет просто «прогрызает» себе путь через легкий листовой металл и особенно любит алюминиевый материал корпуса! Чтобы использовать инструмент, просто поместите лезвие на край металла, который вы хотите разрезать, и сожмите ручки. Я бы посоветовал надевать защитные перчатки всякий раз, когда вы работаете с инструментом для обрезки, как для предотвращения волдырей, так и для предотвращения порезов о край шасси. Вам также потребуется просверлить отверстия для монтажа печатной платы, элементов управления и, возможно, трансформатора и мостового выпрямителя. Я использовал свой сверлильный станок, но ручная электрическая дрель была бы так же хороша. Я обнаружил, что ступенчатая насадка хорошо подходит для отверстий на передней панели. Обязательно удалите заусенцы со всех отверстий, чтобы не осталось острых чешуек металла. Работа с перфорированной платой Перфорированная плата представляет собой печатную плату с сеткой монтажных отверстий для компонентов, расположенных на расстоянии 0,1 дюйма друг от друга, что является стандартным расстоянием между компонентами для обычных интегральных схем. Вы можете использовать его для монтажа и подключения деталей вместо печатной платы. Так как это блок питания, и можно ожидать, что он будет подавать ток почти до 3 ампер, я предлагаю использовать провод большего сечения для большинства подключений. Исключением является коммутационная схема для резисторов, для этих соединений я использовал проволочную обмотку калибра 30, так как с ней легче работать. Не торопитесь и проверьте пайку, мультиметр поможет вам найти короткие замыкания и открытые соединения. Я использовал накладной радиатор для регулятора LD1085, так как вывод регулятора подключен к выходу, нужно быть осторожным, чтобы не заземлить радиатор. Маркировка передней панели Существует несколько способов нанесения этикеток на переднюю панель. Самый простой, конечно, этикетировщик. Вы можете получить прозрачные этикетки для большинства из них, что позволит вам делать прозрачные этикетки, которые могут выглядеть достаточно хорошо. Еще один метод – натирание. Раньше это был самый популярный метод, но переводы становится все труднее найти, поскольку их первоначальное использование в профессии черчения было заменено компьютерами. Если еще можно найти переводы, то можно просто натереть надпись на шасси. После этого слой прозрачной краски послужит для его защиты. Метод, который я использовал для маркировки своего шасси, заключался в использовании лазерных переносов с водной горки. Это особый тип бумаги, которую можно использовать в лазерном принтере, также есть эквивалентная бумага для струйных принтеров. С помощью трансфера с водной горки вы можете печатать свою панель прямо на бумаге, что позволяет создавать практически все, что угодно, включая графику. После печати изображения вы погружаете его в воду, затем кладете на шасси и медленно снимаете подложку. Если повезет и много попрактикуетесь, у вас будет этикетка, которая после высыхания останется неизменной. Безопасность превыше всего! Само собой разумеется, тем не менее я скажу — вы работаете с линейными напряжениями, всегда соблюдайте соответствующие меры безопасности и соблюдайте технику безопасного электромонтажа! Используйте провод большего сечения для проводки переменного тока. Изолируйте все соединения высокого напряжения. Сторона высокого напряжения блока питания должна быть отделена от остальной проводки. Предотвратите любую возможность контакта провода переменного тока с корпусом. Никогда не работайте с источником питания при подключенной сети переменного тока! Если у вас есть какие-либо сомнения или оговорки по поводу работы с высоким напряжением, возможно, этот проект не для вас. Есть тысячи других вещей, которые вы можете построить, не требуя проводки переменного тока. Проверка блока питания После подключения блока питания дважды проверьте соединения с помощью мультиметра. Если вы УВЕРЕНЫ, что все подключено правильно, подключите шнур переменного тока к источнику питания и включите его. Вы должны увидеть, как индикатор загорится, если, конечно, вы его использовали. И у вас должно быть выходное напряжение, которое вы можете контролировать с помощью 10-оборотного потенциометра или одного из подстроечных потенциометров. Вам необходимо установить подстроечные потенциометры для правильного выходного напряжения. Вы также можете применить небольшую нагрузку к источнику питания и понаблюдать за индикатором на передней панели — мой индикатор не был особенно точным, но все же это удобный индикатор! Проверив припасы, вы обнаружите, что это довольно мощная маленькая коробочка, которая прослужит вам долгие годы. И ты построил его сам! Заключение Линейные блоки питания имеют одно преимущество перед импульсными — их проще собрать! Поэтому, когда вам нужен нестандартный блок питания или вы разрабатываете сверхчувствительный инструмент или высококачественное аудиоустройство, подумайте об использовании линейного блока питания. А затем спроектировать и построить его самостоятельно. Тогда отойдите в сторону и полюбуйтесь своей работой – это сильное чувство! Ресурсы Калькулятор трансформатора – Рассчитайте требования к трансформатору для вашего проекта электроснабжения. Калькулятор переменного тока в постоянный — еще один онлайн-инструмент для расчета постоянного напряжения. Mouser Electronics — Дистрибьютор электронных компонентов с доставкой по всему миру. DigiKey Electronics — Еще один дистрибьютор запчастей с доставкой по всему миру.   Проектирование и изготовление линейных источников питания постоянного тока Резюме Tagged on: Electronics Projects    Учебное пособие по электронике Схема линейного регулируемого источника питания постоянного тока Введение Источник питания с линейным регулированием относится к источнику питания постоянного тока, когда регулирующая трубка работает в линейном состоянии. Это схема преобразования энергии и важная часть электронной системы. Его функция в основном заключается в обеспечении электронной схемы необходимой мощностью. Для электронного оборудования обычно требуется источник питания постоянного тока со стабилизированным напряжением для питания нагрузки. Источники питания с линейным регулированием широко используются в электронных схемах. Несмотря на то, что бесконечным потоком появляются различные новые типы схем стабилизаторов напряжения, линейные регулируемые источники питания всегда незаменимы. Каталог ВВЕДЕНИЕ ⅰ Принцип работы линейного обеспечения .2 Previce Pireate Pireate Pireate Pireater Pireate Pireater Pirector Pireate Pireate Pireate Pireate Pireate Pireate Pireate Pireater.   1.3 Расчетные показатели линейного регулируемого источника питания постоянного тока Ⅱ Конструкция схемы   2.1 Общая блок-схема регулируемого источника постоянного тока 2.2 Конструкция цепи модуля питания 2.3 Расчет параметров цепи ⅲ Разница между линейным источником питания и питанием переключения 3.1. Ⅳ Часто задаваемые вопросы     Ⅰ Принцип работы линейного регулируемого источника питания постоянного тока 1.1 Принцип работы обычного источника питания В настоящее время, с быстрым развитием электронных технологий, области применения электронных систем становятся все более и более обширными, а типы электронных устройств постепенно обновляются и расширяются. Связь между электронными устройствами и повседневной работой и жизнью людей также становится все более тесной. Любое электронное устройство неотделимо от безопасного и эффективного источника питания, который является источником питания всех силовых электронных устройств, поэтому его метко называют «сердцем схемы». В современной жизни различные высокотехнологичные изделия предъявляют все более высокие требования к техническим показателям блоков питания.   Блоки питания можно разделить на блоки питания переменного и постоянного тока, которые являются неотъемлемой частью любого электронного устройства. Источники питания постоянного тока также можно разделить на две категории. Один тип может напрямую подавать постоянный ток или напряжение, например, батареи, солнечные элементы, кремниевые фотоэлектрические элементы, биобатареи и т. д.; другой может преобразовывать переменный ток в требуемый стабильный постоянный ток или напряжение. Эти схемы преобразователей вместе называются источниками питания постоянного тока. Большое количество полупроводниковых приборов используется в цепях современных электронных устройств, которым обычно требуется источник питания постоянного тока от нескольких вольт до десятков вольт для получения энергии. необходимые для их нормальной работы. Источники питания постоянного тока, используемые в современном электронном оборудовании, в основном делятся на две категории: линейные регулируемые источники питания и импульсные регулируемые источники питания.   Линейный регулируемый источник питания также известен как линейный регулируемый источник питания постоянного тока. Его характеристики регулирования напряжения хорошие, а пульсации на выходе небольшие. Недостатком является то, что он требует использования трансформатора промышленной частоты большого объема и веса, а КПД стабильности относительно низок. Импульсные регулируемые источники питания можно разделить на несколько типов в соответствии с различными методами классификации.   В зависимости от того, регулируется ли выход другими компонентами, такими как регулирующие элементы (переключающие элементы), изоляцию можно разделить на два типа: неизолированный тип и изолированный тип. По режиму возбуждения переключающего элемента его можно разделить на самовозбуждение и внешнее возбуждение. По входу источника питания его можно разделить на AC/DC и DC/DC. По форме соединения переключающих элементов их можно разделить на два типа: последовательный и параллельный. Его преимуществами являются высокая эффективность, небольшие размеры и малый вес, но есть ряд недостатков, таких как сложная структура схемы и сложная технология обслуживания.   Стоимость как импульсных, так и линейных источников питания увеличивается по мере увеличения их выходной мощности, но темпы роста различаются. Как правило, стоимость линейного источника питания относительно низка, когда выходная мощность невелика. Однако, когда стоимость линейного источника питания находится в определенной точке выходной мощности, она выше, чем у импульсного источника питания, что называется точкой обращения стоимости.   Направление развития регулируемых источников питания постоянного тока: интеллектуальные, цифровые, модульные и экологически безопасные. В конце 20-го века рождение различных активных фильтров и активных компенсаторов также заложило основу для массового производства различных экологически чистых регулируемых источников питания постоянного тока в 21-м веке.   1.2 Принцип работы линейного регулируемого источника питания постоянного тока Линейный регулируемый источник питания относится к регулируемому источнику постоянного тока, регулирующая трубка которого работает в линейном состоянии. Это схема преобразования энергии, которая является важной частью электронной системы. Его функция состоит в том, чтобы обеспечить электронную схему необходимым питанием.   После доступа к сети переменного тока 220 В/50 Гц высокое напряжение 220 В переменного тока преобразуется в низкое напряжение на выходе выпрямительного моста через трансформатор. После выпрямления выпрямительного моста двигатель постоянного тока с большой пульсацией выводится и подключается к цепи фильтра. Далее, используя характеристику напряжения на конденсаторе элемента накопления энергии, можно не делать резких скачков, отфильтровывая переменную составляющую в выходном напряжении схемы выпрямителя, сохраняя ее постоянную составляющую и, наконец, получая плавное выходное напряжение.       1.3 Показатели конструкции линейного регулируемого источника питания постоянного тока • Скорость регулировки сети Указывает на изменение напряжения регулируемой мощности во входной или выходной сети при изменении входного или выходного напряжения сети при изменении напряжения на входе или на выходе сети. ±10% от номинального значения, иногда выражается в абсолютном значении. Как правило, скорость регулирования сети регулируемого источника питания равна или меньше 1%, 0,1% или даже 0,01%.   • Коэффициент регулирования напряжения Коэффициент регулирования напряжения бывает двух видов. Один из них — абсолютный коэффициент регулирования напряжения, а другой — относительный коэффициент регулирования напряжения. Абсолютный коэффициент регулирования напряжения показывает отношение изменения выходного постоянного тока ∆UO регулируемого источника питания к изменению напряжения входной сети ∆Ui при постоянной нагрузке, то есть   изменение напряжения на входной сетке ∆Ui. Следовательно, чем меньше абсолютное значение коэффициента абсолютного напряжения K, тем лучше. Чем меньше K, тем меньше ∆UO, обусловленное той же ∆Ui, т. е. тем стабильнее выходное напряжение. Однако в регулируемом источнике питания более важен коэффициент регулирования напряжения. Относительный коэффициент регулирования напряжения S показывает отношение ∆UO, относительного изменения выходного постоянного напряжения UO регулятора, к относительному изменению ∆Ui входного напряжения сети Ui при постоянной нагрузке, то есть   Коэффициент регулирования напряжения обычно относится к относительному коэффициенту регулирования напряжения S, а не к абсолютному коэффициенту регулирования напряжения K.   • Выходное сопротивление (также называемое эквивалентным внутренним сопротивлением или внутренним сопротивлением) При номинальном напряжении сети изменение тока нагрузки ∆IL вызывает изменение выходного напряжения ∆UO и выходного сопротивления   • Пульсации напряжение — Максимальное напряжение пульсаций Абсолютное значение пульсаций (включая шум) выходного напряжения при номинальном выходном напряжении и токе нагрузки обычно выражается как значение пик-пик или среднеквадратичное значение. — Коэффициент пульсаций γ Отношение действующего значения Urms выходного пульсирующего напряжения к выходному постоянному напряжению UO при номинальном токе нагрузки   • Коэффициент подавления пульсаций напряжения отношение напряжения пульсаций Ui входного напряжения к напряжению пульсаций UO выходного напряжения при заданной частоте пульсаций (например, 50 Гц) 2641   2. 2 Конструкция схемы модуля питания • Силовой трансформатор напряжения, удовлетворяющего потребности, и направляет его в цепь выпрямителя. Коэффициент трансформации трансформатора представляет собой отношение первичного напряжения к вторичному напряжению, которое определяется выходным напряжением вторичной обмотки трансформатора.   Основные параметры трансформатора: 1. Коэффициент трансформации: Коэффициент трансформации трансформатора представляет собой отношение первичного напряжения к вторичному напряжению. 2 Номинальная мощность: это выходная мощность, при которой трансформатор может работать непрерывно при указанной частоте и напряжении без превышения указанного повышения температуры. 3 Эффективность: это отношение выходной мощности к входной мощности, которое отражает потери самого трансформатора. 4 Ток холостого хода: Когда трансформатор находится без нагрузки при рабочем напряжении (вторичный ток равен нулю), ток, протекающий через первичную обмотку, называется током холостого хода. Трансформатор с большим током холостого хода имеет большие потери и низкий КПД. 5 Сопротивление изоляции и электрическая прочность: Сопротивление изоляции относится к сопротивлению между катушками трансформатора, между катушкой и сердечником и между выводами. Электрическая прочность – это напряжение, которое трансформатор может выдержать в течение заданного времени. Это важный параметр для безопасной эксплуатации трансформатора, особенно силового. Функция силового трансформатора Tr заключается в преобразовании переменного напряжения сети 220 В в переменное напряжение Ui, которое требуется для схемы фильтра выпрямителя. Отношение мощности вторичной обмотки трансформатора к мощности первичной обмотки равно В приведенной выше формуле η относится к КПД трансформатора.     • Цепь выпрямителя Цепь выпрямителя преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение. Схема фильтра отфильтровывает большую составляющую пульсаций и выдает постоянное напряжение с малыми пульсациями. Обычно используемые схемы выпрямления и фильтрации включают фильтрацию однофазного однополупериодного выпрямления и фильтрацию мостового выпрямления. Однополупериодное выпрямление: благодаря однонаправленной проводимости диода на выход подается только часть положительного напряжения составляющей переменного тока, схема очень проста, а количество используемых диодов также невелико. Однако, поскольку он использует полупериод переменного напряжения, выходное напряжение низкое, переменная составляющая велика, а эффективность низкая. Поэтому эта схема подходит только для мест, где выпрямленный ток невелик и требования к пульсации не очень высоки. Схема однофазного мостового выпрямителя: он состоит из четырех диодов и его принцип заключается в том, чтобы направление напряжения и тока на нагрузке не менялось в течение всего периода вторичного напряжения трансформатора. Он реализует схему двухполупериодного выпрямления и полностью использует отрицательный полупериод выходного напряжения вторичной стороны. Следовательно, когда среднеквадратичное значение вторичной обмотки трансформатора одинаково, среднее значение выходного напряжения в два раза больше, чем у схемы однополупериодного выпрямления. Поэтому, учитывая это, в схеме в этой статье используется схема однофазного мостового выпрямителя.   Когда вывод 1 трансформатора положительный, а вывод 2 отрицательный, на диоды VD2 и VD4 подается прямое напряжение и они включаются, а на VD1 и VD3 подается обратное напряжение и они выключаются. В это время вывод 1 трансформатора протекает через РЛ через VD4, а затем возвращается к выводу 2 через VD2. Когда вывод 1 отрицательный, а вывод 2 положительный, диоды VD1 и VD3 включены, VD2 и VD4 выключены, и ток течет от вывода 2 через VD3 через RL, а затем возвращается к выводу 1 через VD1. . • Цепь фильтра Цепь фильтра может отфильтровывать большую часть компонентов переменного тока в выходном напряжении схемы выпрямителя, таким образом получая относительно ровное напряжение постоянного тока. Эта схема выбирает схему конденсаторного фильтра в соответствии с ее требованиями. Каждый фильтрующий конденсатор C должен удовлетворять требованиям 2/) 5~3 (*TCRL=, где T — период входного сигнала переменного тока, а RL — эквивалентное сопротивление нагрузки цепи фильтра выпрямителя. Функция схемы регулирования напряжения заключается в обеспечении стабильности выходного постоянного напряжения и его неизменности при изменении напряжения сети переменного тока и нагрузки. Он удовлетворяет изменению тока нагрузки, регулируя ток, протекающий через саму трубку Зенера, и взаимодействует с токоограничивающим резистором для преобразования изменения тока в изменение напряжения для адаптации к колебаниям напряжения сети.   Обычно используемые встроенные регуляторы представляют собой фиксированные, трехполюсные регуляторы и регулируемые трехполюсные регуляторы. Для этой схемы требуется выход ±5 В/1 А, ±12 В/1 А и ±15 В/1 А. Поэтому стационарные трехвыводные регуляторы LM7805CT, LM7905CT, LM7812CT, LM7912CT и LM7815CT, LM7915CT используются. Схема схемы очень проста. Простейшие внешние компоненты схемы, необходимые только постоянный резистор и потенциометр, и работа стабильна. Микросхема имеет переходную, перегревательную и безопасную защиту рабочей зоны, максимальный выходной ток также соответствует требованиям.     2.3 Расчет параметров схемы (1) Определить минимальное входное постоянное напряжение Ui, min схемы регулятора напряжения       Подставляя каждый показатель, рассчитывая и получая результат: Ui, min ≥13,23 В   (2) Определить напряжение, ток и мощность вторичной обмотки трансформатора. Выходной ток менее 0,5 А, выходное напряжение менее 12 В. Исходя из вышеприведенного анализа, можно приобрести трансформатор с вторичным напряжением 16В и мощностью 8Вт. Выберите выпрямительный диод и фильтрующий конденсатор.   (3) Поскольку форма схемы представляет собой фильтрацию конденсатора мостового выпрямителя, значение конденсатора фильтра получается путем обратной зависимости пикового напряжения и рабочего тока каждого диода выпрямителя.   (4) Выбор сопротивления     R2 = 750 Ом, тогда R3 может быть скользящим варистором 1K. Оценка мощности регулятора Когда входное переменное напряжение увеличивается на 10 %, входное постоянное напряжение регулятора достигает максимального значения   Следовательно, максимальная разность напряжений, которой подвергается регулятор, составляет:   Максимальная потребляемая мощность составляет:     падение напряжения будет больше после приложения нагрузки, используется мощный радиатор. Источник питания постоянного тока является важным инструментом для экспериментов с электроникой. Чтобы электронная схема могла выполнять свои функции, она должна питаться от источника постоянного тока. Источник питания постоянного тока обеспечивает непрерывно регулируемое напряжение постоянного тока для электронной схемы, а также должен иметь такие функции, как отображение напряжения и тока, сигнализация и защита от перегрузки по току. Он также имеет множество других функций. Например, его можно использовать для обслуживания различного устаревшего электронного оборудования, такого как стареющая печатная плата, бытовая техника, различные ИТ-продукты, CCFL, лампы и т. Д .; он подходит для тестирования стареющих электронных компонентов, требующих автоматического отсчета времени, отключения питания и автоматического подсчета циклов; его также можно использовать для тестирования производительности электронных компонентов или планового тестирования. Регулируемый источник питания постоянного тока также может широко использоваться в национальной обороне, научных исследованиях, колледжах и университетах, лабораториях, промышленных и горнодобывающих предприятиях, электролизе, гальванике, двигателях постоянного тока, зарядном оборудовании и т. д. Кроме того, линейные источники питания постоянного тока могут использоваться для обслуживания мобильных телефонов и компьютеров. При обслуживании компьютера прямой выход 5 В и 12 В очень надежен, и перед подключением цепи необходимо обратить внимание на регулируемый выход. Сработает или нет — не самое главное. Если напряжение слишком высокое, цепь сгорит, что нехорошо, а также может вызвать ряд проблем с безопасностью. В процессе ремонта мобильного телефона, поскольку необходимо наблюдать за изменением пускового тока для оценки неисправности мобильного телефона при включении, достаточно использовать амперметр до 1 А.   Ⅲ Разница между линейным источником питания и импульсным источником питания Что касается структуры схемы, будь то линейный источник питания или импульсный источник питания, это зависит от конкретного случая и должно быть разумным. Две схемы со своими характеристиками широко используются как дома, так и за рубежом. Линейные источники питания широко используются из-за их высокой точности и превосходных характеристик. Импульсный источник питания позволил уменьшить размер и вес трансформатора промышленной частоты за счет исключения громоздкого трансформатора промышленной частоты. Он также широко используется во многих приложениях, где выходное напряжение и выходной ток относительно стабильны. 3.1 Линейный источник питания (1) Основная цепь линейного источника питания выглядит следующим образом:     Основная цепь линейного источника питания на самом деле подключается к линейному источнику питания высокого напряжения 0 -силовой триод (фактически несколько параллелей) на выходе тиристорного блока питания. Схема управления может управлять выходным током триода, подавая небольшой ток на базу триода. Система питания регулируется еще раз на основе тиристорного источника питания, поэтому характеристики регулирования напряжения линейного регулируемого источника питания на 1-3 порядка лучше, чем у импульсного источника питания или тиристорного источника питания. Однако силовой транзистор (также известный как регулирующая трубка) обычно занимает 10 вольт. Каждый выход в 1 ампер необходим для потребления 10 Вт мощности внутри блока питания. Например, источник питания 500 В 5 А имеет потери 50 Вт на силовой лампе, что составляет 2% от общей выходной мощности. Поэтому КПД линейного источника питания несколько ниже, чем у тиристорного источника питания.   • Принцип линейного питания Линейные источники питания в основном включают трансформаторы промышленной частоты, фильтры выходного выпрямителя, схемы управления и схемы защиты. Основной принцип линейного источника питания: после того, как переменный ток понижается до низковольтного переменного тока через трансформатор промышленной частоты, постоянный ток формируется путем выпрямления и фильтрации, и, наконец, выводится стабильный низковольтный постоянный ток. через цепь регулирования напряжения. Компоненты регулировки в схеме работают в линейном состоянии.   • Преимущества и недостатки линейного источника питания Преимущество: (1) Преимущество линейного источника питания заключается в том, что его структура относительно проста, пульсации на выходе малы, а высокая помехи по частоте небольшие. (2) Самым большим преимуществом простой конструкции является простота обслуживания. Сложность ремонта линейного блока питания часто намного ниже, чем у импульсного блока питания. (3) Пульсация представляет собой составляющую переменного тока, наложенную на стабильность постоянного тока. Чем меньше пульсации на выходе, тем выше чистота выходного постоянного тока, что является важным показателем качества источника питания постоянного тока. (4) Питание постоянного тока с чрезмерными пульсациями влияет на нормальную работу трансивера. Теперь пульсации расширенного линейного источника питания могут достигать уровня 0,5 мВ, а средний продукт может достигать уровня 5 мВ. (5) Линейный источник питания не имеет оборудования, работающего в условиях высокой частоты. Если входная фильтрация сделана хорошо, высокочастотных помех/высокочастотных шумов почти нет.   Недостатки: (1) Трансформатор громоздкий и тяжелый, поэтому размер и вес фильтрующего конденсатора также велики, а цепь обратной связи по напряжению работает в линейном состоянии, а падение напряжения создается на регулировочной трубке. При выдаче большого рабочего тока потребляемая мощность регулирующей трубки слишком велика, эффективность преобразования низкая, и необходимо установить большой радиатор. (2) Этот блок питания не подходит для нужд компьютеров и другого оборудования и будет постепенно заменяться импульсными блоками питания.   3.2 Импульсный источник питания (1)Главная цепь импульсного источника питания выглядит следующим образом:   Основная цепь импульсного источника питания Видно, что из схемы 0 Переменный ток преобразуется в высокое напряжение 311 В после выпрямления и фильтрации. После того, как трубка силового переключателя К1~К4 работает упорядоченно, он становится импульсным сигналом и добавляется к первичной обмотке высокочастотного трансформатора. Высота импульса всегда 311В. Когда К1 и К4 включены, ток высокого напряжения 311 В поступает в первичную обмотку главного трансформатора через К1 и вытекает через К4, формируя положительный импульс на первичной обмотке трансформатора. Аналогично, при включении К2 и К3 высоковольтный ток 311В через К3 возвращается в первичную обмотку главного трансформатора, а через К2 вытекает, формируя обратный импульс на первичной обмотке трансформатора. Таким образом, во вторичной обмотке трансформатора формируется серия прямых и обратных импульсов, а после выпрямления и фильтрации формируется постоянное напряжение. Когда выходное напряжение Uo высокое, ширина импульса широкая. Когда выходное напряжение Uo низкое, ширина импульса мала, поэтому трубка переключателя фактически является устройством для управления шириной импульса.   (2) Принцип импульсного источника питания: Импульсный источник питания в основном включает в себя входной сетевой фильтр, входной выпрямительный фильтр, инвертор, выходной выпрямительный фильтр, схему управления и схему защиты. Их назначение:   — Фильтр входной сети: устраняет помехи от сети, такие как запуск двигателя, выключение электроприбора, удар молнии и т. д., а также предотвращает высокочастотный шум, создаваемый импульсный источник питания от распространения в электросеть. — Фильтр входного выпрямителя: выпрямляет и фильтрует входное напряжение сети, чтобы обеспечить постоянное напряжение для преобразователя. — Инвертор: ключевая часть импульсного источника питания. Он преобразует постоянное напряжение в высокочастотное переменное напряжение и изолирует выход от входной сети. — Выходной выпрямительный фильтр: выпрямляет и фильтрует высокочастотное переменное напряжение, выдаваемое преобразователем, для получения требуемого постоянного напряжения, а также одновременно предотвращает влияние высокочастотного шума на нагрузку. — Цепь управления: определите выходное напряжение постоянного тока и сравните его с опорным напряжением для усиления. Ширина импульса генератора модулируется для управления преобразователем для поддержания стабильности выходного напряжения. — Схема защиты: при коротком замыкании импульсного источника питания из-за перенапряжения или перегрузки по току схема защиты останавливает импульсный источник питания для защиты нагрузки и самого источника питания. Импульсный блок питания выпрямляет переменный ток в постоянный, преобразует постоянный ток в переменный, выпрямляет и выдает необходимое напряжение постоянного тока. Таким образом, импульсный источник питания экономит трансформатор в линейном источнике питания и цепи обратной связи по напряжению. Схема инвертора в импульсном блоке питания полностью настраивается цифровым способом, а также может достигать очень высокой точности регулировки. Основной принцип импульсного источника питания: входная клемма напрямую преобразует переменный ток в постоянный, а затем переключающая трубка используется для управления включением и выключением тока под действием высокочастотной цепи. С помощью индуктора (высокочастотного трансформатора) выдается стабильный низковольтный постоянный ток. (3) Преимущества и недостатки импульсного источника питания:    • Преимущество:  Малый размер, легкий вес (от 20 до 30% объема и веса линейного источника питания), высокий КПД (обычно от 60 до 70%, линейный источник питания составляет всего от 30 до 40%), сильная защита от помех, широкий диапазон выходного напряжения, модульность. • Недостатки:  Из-за высокочастотного напряжения, генерируемого в цепи инвертора, возникают некоторые помехи для окружающего оборудования. Поэтому необходимы функции экранирования и заземления. Переменный ток выпрямляется для получения постоянного тока. Для получения стабильного постоянного напряжения выбирается стабильная схема. Источник питания является важной частью конструкции схемы, и стабильность источника питания во многом определяет стабильность схемы. Линейные источники питания и импульсные источники питания являются двумя распространенными типами источников питания. Принцип очень разный и определяет разницу между двумя приложениями.   Ⅳ Часто задаваемые вопросы 1. Что такое линейный регулируемый источник питания? Источник питания с линейной регулировкой регулирует выходное напряжение, сбрасывая избыточное напряжение в последовательной диссипативной составляющей. Они используют умеренно сложную схему регулятора для достижения очень низкой нагрузки и регулирования линии. Источники питания с линейным регулированием также имеют очень маленькую пульсацию и очень малый выходной шум.   2. Что такое линейный источник питания постоянного тока? В линейном источнике питания обычно используется большой трансформатор для снижения напряжения от сети переменного тока до гораздо более низкого напряжения переменного тока, а затем используется ряд схем выпрямителя и процесс фильтрации для получения очень чистого постоянного напряжения. Недостатками являются вес, размер и низкая эффективность.   3. Почему линейный регулируемый источник питания называется линейным? Источники питания с линейным регулированием получили свое название из-за того, что они используют линейные, т. е. некоммутационные методы регулирования выходного напряжения источника питания. … Дистанционное измерение используется там, где могут быть омические потери между источником питания и нагрузкой. Часто поставки лабораторных столов имеют эту возможность.   4. Для чего используется источник питания постоянного тока? Регулируемый источник питания преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток (постоянный ток). Регулируемый источник питания используется для обеспечения того, чтобы выход оставался постоянным, даже если вход изменяется.   5. Каковы преимущества и недостатки линейного источника питания? Линейный блок питания идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением, что делает его в равной степени непригодным для приложений с высоким энергопотреблением. Таким образом, недостатками линейных источников питания являются более высокие потери тепла, больший размер и меньшая эффективность по сравнению с SMPS.   6. Линейный блок питания лучше? Разница между линейным и переключающим процессами заключается в том, что они позволяют использовать разные компоненты. Линейный источник питания обычно менее эффективен, в нем используется более крупный и тяжелый трансформатор, а также более крупные компоненты фильтра.   7. В чем разница между регулируемым и нерегулируемым источником питания постоянного тока? В регулируемых источниках питания выходное напряжение постоянного тока регулируется таким образом, что изменение входного напряжения не отражается на выходе. Напротив, нерегулируемые блоки питания не имеют регулировки напряжения на выходе. В этом ключевое различие между регулируемым и нерегулируемым блоком питания.   8. Как узнать, регулируется ли блок питания? Как правило, один щуп можно вставить в середину разъема, а другой держать снаружи. За некоторыми исключениями, середина является положительной, поэтому используйте красный провод там и черный провод на внешней оболочке. Регулируемые источники питания без какой-либо нагрузки должны измерять очень близко к целевому напряжению 12 В.   9. Что называется регулируемым источником питания? Регулируемый блок питания представляет собой встроенную схему; он преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток. … Его функция заключается в подаче стабильного напряжения (или реже тока) в цепь или устройство, которые должны работать в определенных пределах мощности.   10. Как собрать источник питания постоянного тока? • Шаг 1: Выбор микросхемы регулятора. Выбор микросхемы стабилизатора зависит от вашего выходного напряжения. • Шаг 2: Выбор трансформатора. • Шаг 3: Выбор диодов для моста. • Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты.   Лучшие продажи диода Фото Деталь Компания Описание Цена (долл. США) Альтернативные модели Часть Сравнить Производители Категория Описание Заказ и качество Изображение Произв. Деталь № Компания Описание Пакет PDF Кол-во Цена (долл. США) Поделиться Линейный источник питания и импульсный источник питания: преимущества и недостатки Ключевые выводы ●     Узнайте о линейных источниках питания. ●     Получите более полное представление о преимуществах и недостатках линейных источников питания. ●     Узнайте больше о различиях между линейными блоками питания и импульсными блоками питания.   Источник питания постоянного тока также является линейным источником питания. Мы определяем «линейный» как протяженность или расположение вдоль прямой или почти прямой линии. Мы также определяем его как переход от этапа к этапу в одной серии. Однако линейность также представляет собой математическое соотношение, которое мы изобразим графически в виде прямой линии. Кроме того, мы тесно связываем это свойство с пропорциональностью. Вы можете наблюдать примеры такого типа отношений в области физики. Одним из таких примеров является линейная зависимость между током и напряжением в источнике питания или электрическом проводнике. Линейный источник питания Линейный источник питания используется в различных приложениях. Его широкое использование напрямую связано с общей выгодной производительностью, которую он обеспечивает. Неудивительно, что в области электроники большинство дизайнеров и инженеров предпочитают использовать компоненты, зарекомендовавшие себя как успешные и долговечные. Это также относится к линейному источнику питания, поскольку это признанная и проверенная технология. Хотя линейный источник питания, как правило, не так эффективен, как импульсный источник питания (SMPS), он обеспечивает лучшую производительность. Если вы внимательно изучите рынок электроники, вы увидите широкое использование линейных источников питания в приложениях, требующих строгого подавления шума. Одной из таких областей, где мы видим линейные источники питания, является область аудио и видео, включая усилители. Поскольку линейный источник питания не создает шума и импульсов переключения, характерных для импульсных источников питания, он идеально подходит для таких чувствительных приложений. Преимущества и недостатки линейного источника питания Линейный источник питания обладает многочисленными преимуществами, включая общую относительно низкую стоимость и более простую конструкцию. Однако, как и почти все существующие вещи, с преимуществами приходят недостатки. В случае линейного источника питания эти недостатки заключаются в более низком КПД и избыточном нагреве, что приравнивается к потерям. Линейные источники питания надежны, просты, производят минимальный шум и экономичны в производстве. Линейные источники питания также называют линейными регуляторами (LR). Потребность в меньшем количестве компонентов для создания линейного источника питания позволяет упростить конструкцию и снизить производственные затраты. Это также означает, что дизайнеры и инженеры предпочитают их по одним и тем же причинам. В соответствии с правилами механики и электроники устройство (линейный источник питания), в котором используется меньше компонентов, по своей природе будет вызывать меньше проблем. Эта повышенная надежность является еще одним преимуществом использования линейного источника питания. Преимущества и недостатки линейного источника питания (продолжение) Линейный источник питания идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением, что делает его в равной степени непригодным для приложений с высокой мощностью. Таким образом, недостатками линейных источников питания являются более высокие потери тепла, больший размер и меньшая эффективность по сравнению с SMPS. Основная проблема, связанная с непригодностью линейного источника питания для приложений с высокой мощностью, — это его размер и вес. Это связано с потребностью в больших трансформаторах и других крупных компонентах конструкции. Помимо недостатков размеров, существуют проблемы с большими потерями тепла при регулировании мощных нагрузок. Благодаря своей конструкции через силовой транзистор проходят большие выходные токи, и тепловая нагрузка требует радиаторов для рассеивания этой энергии. Наконец, вопрос эффективности является одной из существенных проблем линейного источника питания при оценке проекта. Низкий КПД означает, что существует существенная разница между входным и выходным напряжением, что является решающим фактором при рассмотрении вопроса об использовании линейных источников питания в вашей конструкции. Существуют и другие факторы, такие как напряжение нагрузки и падение напряжения, при оценке линейного источника питания для вашей конструкции. Как правило, при оценке источников питания для конкретного приложения необходимо учитывать все факторы, а не только стоимость, эффективность и размер. Линейный источник питания и SMPS SMPS отличается от линейного источника питания тем, как он преобразует первичное переменное напряжение в выходное постоянное напряжение. SMPS использует силовой транзистор для создания высокочастотного напряжения, которое проходит через небольшой трансформатор, а затем фильтрует его для удаления шума переменного тока. Однако линейный источник питания выдает постоянный ток, распределяя основное напряжение переменного тока через трансформатор перед его фильтрацией для устранения помех переменного тока. SMPS обеспечивают более высокий КПД, меньший вес, меньшие размеры, повышенную надежность и допускают более широкий диапазон входного напряжения. Однако линейный источник питания обычно более экономичен, менее функционален, больше по размеру, больше весит и менее эффективен. В процентном отношении линейный источник питания обычно работает с КПД около 60%, тогда как КПД SMPS составляет около 80% или выше. Линейный источник питания имеет более длительный исторический опыт по сравнению с SMPS. Однако линейный блок питания не лишен недостатков. В целом, требования к применению, как правило, определяют, какой источник питания лучше всего соответствует вашим индивидуальным потребностям. После того, как вы выберете тип источника питания, который лучше всего подходит для вашей конкретной схемы, вы можете смоделировать все аспекты поведения схемы с помощью интерфейсных функций проектирования от Cadence и мощного симулятора PSpice. После того, как вы спроектировали свои схемы, вы можете использовать приложение для моделирования PSpice и инструменты симулятора для изучения эффективности и других параметров вашего линейного источника питания или SMPS. Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube и посмотреть видеоролики о моделировании и системном анализе, а также узнать, что нового в нашем наборе инструментов для проектирования и анализа.   Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581. Подпишитесь на LinkedIn Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions Загрузка, подождите Ошибка — что-то пошло не так! Хотите последние новости о печатных платах? Подпишитесь на нашу ежемесячную рассылку новостей Спасибо! Общие сведения о характеристиках линейных источников питания Знакомство с техническими характеристиками источника питания На первый взгляд регулируемый источник питания постоянного тока кажется довольно простым устройством. Тем не менее, это сложная, точная, электрически надежная рабочая лошадка. Он должен надежно подавать напряжение и ток, которые являются стабильными, точными и чистыми, независимо от резистивной, индуктивной, емкостной нагрузки, низкого импеданса, высокого импеданса, стационарного или переменного. Насколько хорошо блок питания выполняет эту миссию и где он достигает своих пределов, определяется в его спецификациях. Выбор правильного источника питания для вашего приложения требует хорошего понимания технических характеристик источника питания. Ниже описаны технические характеристики линейных источников питания. Линейные источники питания долговечны, точны и обеспечивают мощность с низким уровнем шума. Их простые механизмы прямой обратной связи обеспечивают отличное регулирование нагрузки и общую стабильность. На рис. 1 показана упрощенная блок-схема линейного источника питания. Рисунок 1. Упрощенная блок-схема программируемого линейного источника питания Технические характеристики линейного источника питания Может показаться, что существует множество спецификаций для линейных источников питания, но их можно сгруппировать в три логические категории: точность и разрешение, стабильность и характеристики переменного тока. Мы опишем ключевые характеристики, которые попадают в каждую из этих групп. Большинство блоков питания постоянного тока имеют два режима работы. В режиме постоянного напряжения (CV) источник питания регулирует выходное напряжение на основе пользовательских настроек. В режиме постоянного тока (CC) источник питания регулирует ток. Находится ли блок питания в режиме CV или CC, зависит не только от пользовательских настроек, но и от сопротивления нагрузки. Источник питания имеет разные характеристики, которые применяются, когда он находится в режиме CV и когда он находится в режиме CC. Точность и разрешение В любой момент времени напряжение или ток регулируются источником питания и соответствуют настройке с точностью прибора. В режиме CV выходное напряжение соответствует настройке напряжения в пределах технических характеристик прибора. Ток определяется импедансом нагрузки. В режиме CC выходной ток соответствует установленному пределу тока. Напряжение определяется импедансом нагрузки. Исторически сложилось так, что пользователи источников питания постоянного тока обращались к потенциометрам для установки выходного напряжения или тока. Сегодня микропроцессоры получают ввод от пользовательского интерфейса или от удаленного интерфейса. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) берет цифровую настройку и переводит ее в аналоговое значение, которое используется в качестве эталона для аналогового регулятора. Значения разрешающей способности и точности настройки определяются качеством этого процесса преобразования и регулирования. Настройки напряжения и тока (иногда называемые пределами или запрограммированными значениями) имеют связанные с ними характеристики разрешения и точности. Разрешение этих настроек определяет минимальное приращение, с которым можно регулировать выходной сигнал, а точность описывает степень, в которой значение выходного сигнала соответствует международным стандартам. Спецификации настройки и считывания следует рассматривать отдельно. Хорошая производительность по точности считывания не обязательно означает хорошую производительность по точности настройки. Большинство источников питания постоянного тока оснащены встроенными измерителями для измерения как напряжения, так и силы тока. Измерители измеряют напряжение и ток, подаваемые на выходе источника питания. Поскольку измерители считывают напряжение и ток обратно в источник питания, измерения, производимые измерителями, часто называют считываемыми значениями. Большинство профессиональных источников питания включают в себя цифровые измерители, в которых используются аналого-цифровые преобразователи, и технические характеристики этих внутренних приборов аналогичны характеристикам цифрового мультиметра. Источник питания отображает показания счетчиков на своей передней панели, а также может передавать их через удаленный интерфейс, если он им оборудован. Точность настройки Точность настройки определяет, насколько близко регулируемый параметр находится к своему теоретическому значению, определенному международным стандартом. Неопределенность выходного сигнала в источнике питания в основном связана с погрешностями в ЦАП, включая ошибку квантования. Точность настройки проверяется путем измерения регулируемой переменной с помощью прослеживаемой прецизионной измерительной системы, подключенной к выходу источника питания. Точность настройки определяется как: ±(% настройки + смещение) Например, блок питания Keithley 2200-32-3 имеет спецификацию точности настройки напряжения ±(0,03% + 3 мВ). Поэтому, когда он настроен на подачу 5 В, погрешность выходного значения составляет (5 В)( 0,0003 + 3 мВ), или 4,5 мВ. Точность установки тока задается и рассчитывается аналогично. часто называют считываемыми значениями. Большинство профессиональных источников питания включают в себя цифровые измерители, в которых используются аналого-цифровые преобразователи, и технические характеристики этих внутренних приборов аналогичны характеристикам цифрового мультиметра. Источник питания отображает показания счетчиков на своей передней панели, а также может передавать их через удаленный интерфейс, если он им оборудован. Разрешение настройки Разрешение настройки — это наименьшее изменение настроек напряжения или тока, которое можно выбрать для источника питания. Этот параметр иногда называют разрешением программирования. Спецификация разрешения ограничивает количество дискретных уровней, которые можно установить. Часто это определяется комбинацией доступных цифр пользовательского интерфейса и количества битов, доступных в ЦАП. ЦАП с большим количеством битов имеет более точное управление своим выходом и может выдавать более четкие значения для контура управления, чтобы использовать их в качестве эталона. Однако с поправками на ошибки смещения и усиления разрешение будет меньше, чем предполагает количество битов в ЦАП. Изменение настройки за один шаг разрешения не всегда может привести к соответствующему изменению выходных данных. Однако спецификация точности настройки определяет взаимосвязь между настройками и выходным сигналом, и откалиброванный прибор должен работать в пределах этого допуска. Разрешение настройки может быть выражено в виде абсолютного значения или в процентах от полной шкалы. Например, разрешение настройки напряжения на Keithley 2200-32-3 составляет 1 мВ, а разрешение настройки тока — 0,1 мА. Точность считывания Точность считывания иногда называют точностью счетчика. Он определяет, насколько близки внутренне измеренные значения к теоретическому значению выходного напряжения (после применения точности настройки). Как и цифровой мультиметр, он тестируется с использованием прослеживаемого эталонного стандарта. Точность считывания выражается следующим образом: ±(% от измеренного значения + смещение) Разрешение считывания Разрешение считывания — это наименьшее изменение внутреннего измеренного выходного напряжения или тока, которое может обнаружить источник питания. Обычно выражается как абсолютное значение, но также может быть указано в процентах от полной шкалы. Разрешение считывания напряжения на Keithley 2200-32-3 составляет 1 мВ, а разрешение считывания тока — 0,1 мА. См. Рис. 2 Рис. 2. Младшие значащие цифры на верхнем дисплее соответствуют разрешению считывания 1 мВ и 0,1 мА приборов Keithley серии 2200. Младшие значащие цифры на нижнем дисплее соответствуют установленному разрешению. Использование Remote Sense для повышения точности измерения напряжения Падение напряжения в кабелях, по которым протекает ток между источником питания и тестируемым устройством (ИУ), означает, что напряжение на ИУ меньше, чем напряжение на выходных клеммах источника питания. Использование более толстого провода снижает падение напряжения на измерительных проводах любого источника питания. Также помогает максимально короткая длина кабелей. Если источник питания оснащен функцией удаленного измерения, использование четырехпроводного соединения может помочь убедиться, что напряжение, которое вы устанавливаете на источнике питания, соответствует напряжению, которое вы получаете на тестируемом устройстве. При четырехпроводном соединении от источника питания к тестируемому устройству один набор проводов несет выходной ток, а другой набор проводов используется источником питания для измерения напряжения непосредственно на клеммах тестируемого устройства, как показано на рисунке . 3 . Измерительные провода подключены внутри источника питания к цепи вольтметра с высоким импедансом; следовательно, ток, близкий к нулевому, течет по измерительным проводам, практически исключая падение напряжения в этих проводах. Источник питания поддерживает желаемое выходное напряжение на измерительных проводах, повышая напряжение на выходе для компенсации падения напряжения на проводах источника, которые подают ток на ИУ. Рис. 3. Дистанционное измерение устраняет влияние сопротивления выводов, отделяя цепь источника от цепи датчика. Источник настраивается для поддержания заданного напряжения на нагрузке. Спецификации стабильности Спецификации стабильности описывают, как блок питания реагирует на изменения. В нескольких спецификациях указывается способность прибора обеспечивать стабильный выходной сигнал в течение короткого времени. В этом разделе обсуждаются технические характеристики, описывающие стабильность выходного сигнала в условиях изменения нагрузки, сетевого напряжения переменного тока и температуры. В долгосрочной перспективе характеристики источника питания неизбежно изменяются из-за старения. Проблемы долгосрочной стабильности решаются путем регулярной проверки и калибровки приборов. Блоки питания Keithley имеют годичный цикл калибровки. Температурная стабильность Обсуждаемые выше точности обычно указываются как действительные в определенном диапазоне около 25°C. Типичный диапазон составляет от 20°C до 30°C (от 68°F до 86°F). Если вы используете блок питания в лабораторных условиях со стабильной температурой окружающей среды, то влияние температуры на выход должно быть небольшим. Если, с другой стороны, вы работаете в промышленных условиях или на полевых установках, где температура может значительно отличаться от комнатной, важно учитывать это при определении точности. Неопределенность выходных данных увеличивается по мере отклонения температуры окружающей среды от комнатной. Регулирование нагрузки (напряжение и ток) Регулирование нагрузки — это мера способности выходного канала оставаться постоянной при изменении нагрузки. См. , рис. 4. . При изменении импеданса ИУ регулируемый параметр не должен существенно изменяться. Конечно, если нагрузка изменяется слишком сильно, регулируемый параметр может изменяться между напряжением и током, в зависимости от установки предела для нерегулируемого параметра. Если предположить, что источник питания не достигает этой точки кроссовера, он поддерживает низкий выходной импеданс при работе в качестве источника напряжения и высокий выходной импеданс при работе в качестве источника тока. Рис. 4. На этом экране осциллографа показано регулирование выходного напряжения на Keithley 2200-32-3 при переходе нагрузки от рисунка 0A к рисунку 2,8A. Напряжение остается стабильным на протяжении всего перехода. Регулировка нагрузки может быть задана несколькими способами. Например, регулирование напряжения может быть выражено как изменение напряжения на потребляемый ампер. Однако большинство производителей блоков питания, в том числе Keithley, выражают регулировку нагрузки как точность выходного сигнала при значительном изменении нерегулируемого параметра. Этот знакомый формат легко понять и легко проверить путем тестирования: ±(% настройки + смещение) Спецификации регулирования нагрузки Keithley проверяются с регулируемой переменной, установленной на полную шкалу. Нерегулируемая переменная изменяется от 0 до 98%, и выходной сигнал проверяется на соответствие соответствующей спецификации. На примере источника питания Keithley 2200-32-3, характеристика регулирования нагрузки для выходного напряжения составляет ±0,01% от выбранного выходного напряжения +2 мВ, поэтому при полном номинальном выходе 32 В выходное напряжение остается в пределах ±5,2 мВ, даже когда нагрузка изменяется от нулевой до чуть менее 3 А, что является максимальным номинальным током прибора. Регулирование нагрузки для режима CC определяется аналогично регулированию нагрузки для режима CV. Регулирование тока нагрузки описывает, как выходной ток источника питания изменяется в ответ на ступенчатое изменение импеданса нагрузки. Регулирование линии (напряжение и ток) Регулирование линии — это мера способности источника питания поддерживать свое выходное напряжение или мощность. ток, в то время как его входное напряжение и частота сети переменного тока изменяются во всем допустимом диапазоне. Напряжение и частота сети сильно влияют на доступную мощность для питания выхода, особенно когда максимальный ток потребляется от источника питания. Стабилизацию сети можно игнорировать в лаборатории со стабильным напряжением нагрузки переменного тока при тестировании в течение коротких периодов времени. Тем не менее, если вы работаете в зоне, подверженной просадкам и скачкам сетевого напряжения переменного тока, или проводите испытания в течение длительного периода времени, регулировка линии является важным фактором. Регулирование напряжения линии может быть задано как отношение изменения выходного напряжения постоянного тока к изменению напряжения и частоты сети переменного тока (СКЗ). Однако, чтобы соответствовать большинству спецификаций испытательного оборудования, производители обычно выражают регулирование линии как неопределенность выходного сигнала в диапазоне допустимых параметров линии переменного тока. Это дает картину наихудшего случая и задается как: ±(% от уставки + смещение) Например, Keithley 2200-32-3 имеет характеристику регулирования линии напряжения ±(0,01% + 1 мВ). Поэтому, когда он настроен на подачу 32 В постоянного тока, выход остается в пределах (32 В) (0,01% + 1 мВ) = 4,2 мВ, даже если напряжение источника переменного тока варьируется в пределах всего допустимого диапазона. Регулирование токовой нагрузки является сопоставимой спецификацией. Вместо указания допустимого изменения выходного напряжения при изменении источника переменного тока указывается величина допустимого изменения тока при изменении источника переменного тока. Эта спецификация обычно действительна в допустимом диапазоне напряжения и частоты источника переменного тока. Характеристики переменного тока Хотя мы обсуждаем блоки питания постоянного тока, выходной сигнал этих блоков питания не соответствует идеальному постоянному току. На выходе ожидается некоторый переменный ток. В некоторых приложениях высокий уровень переменного тока на выходе может вызвать неожиданное поведение схемы, поэтому полезно знать амплитуду остаточного переменного тока. В дополнение к шуму переменного тока может быть полезно знать переходную реакцию источника питания на изменения нагрузки и настроек. Например, при автоматизированном тестировании важно знать, когда питание стабилизируется в ответ на изменение настроек. Характеристики пульсаций и шума Паразитные составляющие переменного тока на выходе источника постоянного тока называются пульсациями и шумами или периодическими и случайными отклонениями (PARD). Эти термины часто используются взаимозаменяемо. Термин «пульсация» относится к периодическому переменному току на выходе. При просмотре в частотной области пульсации проявляются как ложные отклики. В отличие от пульсаций, которые носят периодический характер, шум является случайным. Шум охватывает широкий спектр и при рассмотрении в частотной области проявляется как увеличение базовой линии. См. Рисунки 5 и 6 . Поскольку пульсации и шум обычно объединяются и их нельзя легко отделить друг от друга, в этом примечании по применению мы будем использовать аббревиатуру PARD для обозначения комбинированных эффектов. Рис. 5. На этом упрощенном рисунке показаны концепции периодического (пульсация) и случайного (шум) искажения. Рис. 6. Измерение шума было выполнено с помощью датчика 1X и полосы пропускания примерно 7 МГц, когда источник питания выдавал полный номинальный ток. Спецификации PARD должны быть указаны с полосой пропускания и должны быть указаны как для тока, так и для напряжения. Текущий PARD актуален при использовании источника питания в режиме CC и часто указывается как среднеквадратичное значение. Поскольку форма PARD не определена, напряжение PARD обычно выражается как среднеквадратичное напряжение, которое может дать представление о мощности шума, а также как размах напряжения, который может иметь значение при работе с высоким импедансом. нагрузки. Из-за ограничения полосы пропускания спецификации PARD сильно зависят от метода измерения, используемого для их проверки. Обычно вы можете найти процедуру проверки PARD в процедуре проверки производительности производителя. Важно учитывать весь путь сигнала, используемый для проверки характеристик пульсаций и шума. Например, использование широкополосного осциллографа с пробником с узкой полосой пропускания может привести к тому, что характеристики будут выглядеть лучше, чем они есть на самом деле. Спецификации напряжения PARD для Keithley 2200-32-3 иллюстрируют это. Характеристики напряжения PARD: 1 мВСКЗ и 4 мВ PP в полосе частот от 20 Гц до 7 МГц. Более широкая полоса пропускания также указана для частот от 20 Гц до 20 МГц. Эта спецификация составляет 3 мВ RMS и 20 мВ PP . Переходная характеристика Другой набор характеристик переменного тока описывает, насколько быстро блок питания может реагировать на изменения. Характеристики переходной характеристики показывают, насколько быстро выходной сигнал стабилизируется до стабильного значения постоянного тока после изменения нагрузки или настроек. Большинство источников питания имеют большую емкость параллельно своим выходам, что помогает обеспечить чистый, стабильный постоянный ток. Когда эта емкость размещена параллельно сопротивлению нагрузки, получается постоянная времени, и размер постоянной времени зависит от импеданса нагрузки. Из-за сильной зависимости от сопротивления нагрузки реакция на изменение настроек должна быть указана для конкретной нагрузки. Обычно можно увидеть спецификации для разомкнутых цепей, коротких замыканий или удельных значений сопротивления. Переходная характеристика тестируется путем применения значительных ступенчатых изменений импеданса нагрузки и настроек источника питания, а также измерения времени установления окончательного значения. Переходная характеристика напряжения для всех блоков питания Keithley Series 2200 дана для трех условий: увеличение нагрузки, увеличение уставки и уменьшение уставки. Таблица 1. Характеристики переходной характеристики напряжения для источника питания Keithley 2200-32-3. Время стабилизации в пределах 75 мВ от конечного значения Изменение нагрузки с 0,1 А на 1 А Изменение настройки с 1 В на 11 В при нагрузке 10 Ом Изменение настройки с 11 В на 1 В при нагрузке 10 Ом Для получения точных результатов требуется точный источник питания Чтобы гарантировать достоверность результатов испытаний и воспроизводимость этих результатов, у вас должен быть источник питания, который может точно обеспечить питание, необходимое для вашего ИУ. Если ваш источник питания не обладает достаточно высокой точностью или стабильностью, на результаты ваших измерений будут влиять как характеристики вашего тестируемого устройства, так и характеристики вашего источника питания. Температурный дрейф, внезапные изменения нагрузки и колебания напряжения в сети переменного тока — это лишь некоторые из факторов. которые могут вызвать проблемы. Точный источник питания, который предназначен для работы с этими изменениями и последовательно и точно обеспечивает указанное вами напряжение или ток, позволит вам быть уверенным в результатах ваших испытаний. Дополнительные аспекты производительности Все аспекты продукта обычно не указываются, иначе продукты никогда не поступят на рынок экономически эффективным и своевременным образом. Кроме того, некоторые аспекты работы продукта являются более ценными функциями, чем заявленная производительность. Несмотря на то, что функции не указаны, необходимо знать о них и понимать, что они могут предложить. Очевидно, что не все блоки питания имеют одинаковые наборы функций, и не все функции реализованы одинаково. Существуют тонкие различия в характеристиках продуктов разных поставщиков блоков питания. Изолированные выходы Многоканальные источники питания могут иметь выходные каналы, подключенные к общей точке на стороне низкого напряжения, или они могут быть полностью изолированы. Когда каналы соединены с одной общей точкой, их нельзя использовать для питания изолированных друг от друга цепей. Медицинские устройства мониторинга, например, имеют цепи, которые находятся в непосредственном контакте с человеком. Эти цепи находятся на общем эталоне, который изолирован от схем на стороне линии питания устройства. Это также верно для большого количества продуктов, в которых используются оптоизоляторы для создания отдельных независимых общих эталонных точек для различных аналоговых схем или аналоговых и цифровых схем. Для тестирования цепей медицинских устройств и других цепей с изолированными эталонами с многоканальным источником питания необходимо, чтобы каналы питания были изолированы. Определите свои потребности в неизолированных или изолированных каналах и определите, как настроены каналы многоканального источника питания, прежде чем выбирать многоканальный источник питания Независимое управление В некоторых случаях устройства с батарейным питанием, например, могут содержать схемы, которые можно отключить, чтобы продлить срок службы батареи. Сотовый телефон, например, может отключить схему РЧ-усилителя мощности, схему с самым высоким энергопотреблением в сотовом телефоне, чтобы максимально увеличить срок службы батареи. Если многоканальный источник питания используется для питания различных цепей в сотовом телефоне, возможность отключить канал источника питания без отключения всех каналов имеет важное значение при тестировании схем, питание которых регулируется в зависимости от состояния инструмент. При исследовании многоканального источника питания определите, нужна ли возможность включать и отключать каналы по отдельности. Если такая функция требуется, убедитесь, что источник питания обеспечивает эту возможность. Программируемость цифрового канала Трехканальные источники питания обычно имеют два аналоговых канала (для питания нескольких цепей или создания биполярных источников питания для тестирования схем, которые могут выводить или измерять как положительные, так и отрицательные сигналы) и третий канал, предназначенный для для питания цифровой схемы. Напряжение для этой третьей схемы, цифровой схемы, обычно составляет 10 В или ниже, и чаще всего оно составляет около 5 В или 6 В для тестирования цифровых схем, работающих при напряжении 5 В или меньше. Обратите внимание на то, как поставщик блока питания указывает этот канал. Некоторые продукты имеют выходные каналы с фиксированным напряжением, которые нельзя запрограммировать. Обычно это каналы 5V. Если у вас есть цифровая схема, работающая от 3,3 В или 1,8 В, вам нужно, чтобы третий канал был программируемым. Расширение диапазона многоканального источника питания с последовательной и параллельной работой Часто может потребоваться большее напряжение или больший ток, чем может обеспечить отдельный канал. Некоторые многоканальные источники питания позволяют объединять каналы последовательно и параллельно для увеличения выходного напряжения и выходного тока. параллельное подключение каналов невозможно. Это условие возникает, если два канала не изолированы и имеют общую нижнюю контрольную точку. Для полной гибкости, чтобы получить одновременно повышенное напряжение (обычно удваивает напряжение одного канала или удваивает ток одного канала), выберите многоканальный источник питания с изолированными выходными каналами. Двухканальные источники питания Keithley модели 2220-30-1 и трехканальные источники питания 2230-30-1 включают специальные рабочие режимы отображения, которые настраивают отображение выходного сигнала для прямого отображения комбинированного выходного сигнала каналов, чтобы всегда отображался точный выходной сигнал нагрузки. даже если каналы сконфигурированы последовательно или параллельно. Тестирование биполярной цепи в диапазоне рабочего напряжения с использованием функции отслеживания Крайне важно убедиться, что схема работает в соответствии со своими характеристиками в заданном диапазоне рабочего напряжения цепи. Удобным способом проверки биполярной схемы с многоканальным источником питания является соединение обоих каналов, положительного и отрицательного выходов, таким образом, чтобы они изменялись синхронно друг с другом. Это известно как отслеживание. Некоторые многоканальные источники питания могут отслеживать только каждый канал при одинаковой величине напряжения. Другие источники питания, такие как Keithley Model 2220-30-1 и 2230-30-1, позволяют отслеживать с переменным соотношением между двумя каналами. Отслеживание — полезная функция для тестирования биполярных цепей. Если вам нужна эта возможность, убедитесь, что выбранный вами многоканальный источник питания имеет эту функцию, и определите, хотите ли вы простое отслеживание или более гибкое отслеживание с переменным соотношением между напряжением на двух каналах. Проверка того, что ваш блок питания является качественным прибором и соответствует его спецификациям Чтобы быть уверенным в том, что блок питания был разработан и изготовлен с надлежащим уровнем качества, получите от производителя четкое объяснение того, как он соответствует опубликованным спецификациям. . Например, изготовитель должен использовать контрольно-измерительные приборы, которые были откалиброваны в соответствии со стандартами, прослеживаемыми в признанной лаборатории первичных стандартов. Кроме того, ищите сертификат безопасности от одного из международно признанных агентств, таких как CSA, UL или VDE. Это говорит о том, что производитель блока питания имеет независимое подтверждение соответствия международным стандартам безопасности. Регулярная проверка производительности важна для обеспечения того, чтобы ваш блок питания работал в соответствии со спецификациями производителя. Для блоков питания Keithley рекомендуемый цикл калибровки составляет один год. Подробное описание характеристик производительности и процедур проверки производительности можно найти в документации, поставляемой с блоком питания для каждого прибора. Многие из этих спецификаций проверяются как часть производственного процесса и как часть проверки производительности, проводимой во время планового технического обслуживания. Keithley проверяет каждый источник питания с использованием прослеживаемых стандартов и предлагает результаты испытаний качества в качестве опции. Найдите другие ценные ресурсы на TEK. COM Copyright © Tektronix. Все права защищены. Продукция Tektronix защищена патентами США и других стран, как выданными, так и заявленными. Информация в этой публикации заменяет информацию во всех ранее опубликованных материалах. Привилегии изменения спецификации и цены защищены. TEKTRONIX и TEK являются зарегистрированными товарными знаками Tektronix, Inc. Все остальные упомянутые торговые названия являются знаками обслуживания, товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками соответствующих компаний. 9.14.12 3137 Сборка модуля линейного источника питания — Блог — Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом Примечание. Проект является экспериментальным. Проект маломощный и низковольтный, и требует источника низкого напряжения, который может быть получен от сетевого трансформатора. Однако при строительстве объектов, работающих от сети, существуют значительные риски. По этой причине рекомендуется использовать внешний закрытый трансформатор переменного тока в сеть низкого напряжения, если вы не являетесь квалифицированным инженером.   При работе с аналоговыми схемами может помочь наличие линейного источника питания. Я использую источник питания Thandar дома, но, к сожалению, у него всего одна шина питания.   Много лет назад я построил дешевый двухрельсовый источник питания; в нем использовалась пара комплектов линейного питания из местного магазина электроники, и он был собран вместе с сетевым трансформатором и парой индикаторных панелей вольтметра. Я до сих пор использую его, но я хотел создавать модули типа «строительный блок» для экспериментов с операционными усилителями, аудиопроектов Hi-Fi, таких как усилители для наушников, работы со сверхчувствительными устройствами и сигналами от датчиков и чувствительных радиоприемников, а также для интеграция во все виды других проектов, где шум в противном случае вызвал бы проблемы.   Таким образом, целью этого проекта было создание малошумящего компактного линейного источника питания общего назначения, который можно было бы встраивать в более крупные проекты или использовать автономно. Он предназначен для подачи до 250 мА при напряжении, выбираемом во время разработки, а выходная мощность может достигать 3,75 Вт для каждой из двух шин, поэтому мощности достаточно для реализации множества интересных проектов.   Окончательная печатная плата фактически содержит две конструкции; двухрельсовое питание, а также отдельное однорельсовое питание. При желании две секции можно разрезать, если в проекте не нужны все три направляющие. Несколько досок могут быть использованы для дополнительных рельсов.   На этой фотографии показана часть платы с двумя направляющими в готовом виде (часть платы с одной направляющей, по сути, представляет собой просто дубликат половины части с двумя направляющими и не полностью припаяна на фотографии ниже). Наличие трех шин может быть полезно для комбинированных аналогово-цифровых проектов, где, скажем, требуется питание +5 В для микроконтроллера, а также +/-15 В для аналоговой части. Отдельный источник питания с одной шиной изолирован, чтобы исключить влияние микроконтроллера на аналоговую схему.   Регуляторы напряжения настраиваются во время проектирования путем изменения значений компонентов, поэтому печатная плата может быть полезна для различных проектов путем изменения значений конденсаторов и резисторов и выбора подходящего трансформатора.   Как уже упоминалось, типичным вариантом использования может быть +5 В и +/-15 В или +/-10 В. Я решил сконструировать двойную шину так, чтобы она была +/- 14 В (несколько произвольное значение, мне просто нужно было что-то выше +/- 12 В для некоторых экспериментов).0020   Подводя итог, вот технические характеристики конструкции, но, как уже упоминалось, эти значения могут быть изменены путем изменения значений компонентов: Вход: 110 В или 220 В перем. Дополнительный выход: +5 В 200 мА Здесь показан выход сетевого трансформатора: питание от сети не всегда представляет собой идеальную синусоиду, и трансформатор также может вносить некоторые гармоники.   Выходной сигнал сетевого трансформатора выпрямляется, а затем отфильтровывается любой шум переключения диодов, а выпрямленный выходной сигнал также фильтруется с помощью больших электролитических конденсаторов, чтобы оставить форму волны постоянного тока. Любой высокочастотный шум снижается с помощью ферритовых бусинок, которые обладают высокой устойчивостью к такому шуму. Положительный нерегулируемый выход схемы выше идет на положительный линейный регулятор. Эта схема основана на интегральной схеме LT3065. Даташит следовал. Напряжение устанавливается с помощью пары резисторов, но если вы хотите внести изменения, обратитесь к техническому описанию, потому что значения некоторых других деталей (например, конденсатора C10 на диаграмме ниже) также необходимо отрегулировать при изменении желаемого напряжения.   Обратите внимание, что выходное напряжение с указанными значениями на самом деле составляет 14 В, а не 15 В. Выходной ток установлен на максимальное значение 250 мА. Отрицательный нерегулируемый выход мостового выпрямителя подается на схему на основе LT3090. Опять внимательно следили за таблицей данных. Выход составляет -14 В (макс. 250 мА) с указанными значениями.   Часть печатной платы, содержащая блок питания с одной шиной, имеет ту же конструкцию, что и для положительной шины. Однако значения изменены, потому что я хотел установить этот выход на 5 В. Ограничение тока для выхода 5 В было установлено на 200 мА с помощью резистора R1. Визуализация здесь показывает, как выглядит печатная плата для конструкции с двумя направляющими. Выход трансформатора подключается с левой стороны.   Круговое расположение изначально предназначалось для того, чтобы можно было привинтить непосредственно к центру тороидального трансформатора блок питания очень небольшой площади, но ближе к концу компоновки печатной платы я решил просто установить его рядом с трансформатором с отверстиями под винты. вместо этого на углах печатной платы. Верхняя половина этой конструкции реализует отрицательную шину питания, а нижняя половина реализует положительную шину питания. Конструкция печатной платы с одной направляющей практически идентична нижней половине конструкции печатной платы с двумя направляющими.   Файлы САПР прикреплены к сообщению в блоге, их можно отправить любому производителю печатных плат. Как только платы прибудут, первая задача — припаять интегральные схемы линейного регулятора. У них есть открытая подушечка на нижней стороне; Здесь показана одна процедура пайки нижних контактных площадок с помощью обычного паяльника.   После того, как они были припаяны, продолжайте припаивать самые маленькие детали и заканчивайте самыми большими, то есть электролитическими конденсаторами и разъемами.   Разъемы Molex Ultra-Fit использовались для вторичных проводов трансформатора. Использовался недорогой обжимной инструмент PA-09.   Вставляя обжатые концы в пластиковый корпус, ориентируйте обжим так, чтобы открытая сторона обжима была обращена вверх, если сторона зажима пластикового корпуса также обращена вверх. На фотографии ниже показано правильное расположение металлических зажимов в центре фотографии открытой стороной вверх, чтобы соответствовать ориентации пластиковой оболочки на правой стороне фотографии, клипса которой направлена ​​вверх.   Основная часть тестирования будет сохранена для части 2, а пока трансформатор был включен, и выходное напряжение сдвоенных шин первоначально наблюдалось без нагрузки. Шум не удалось измерить с помощью осциллографа, для этого будут использоваться другие методы.   Напряжение также было измерено с помощью мультиметра, и выход прототипа составил +14,06 В и -13,99 В. Нагрузочные и динамические испытания будут проведены в части 2.   Чтобы полностью изолировать третью шину, можно использовать другой трансформатор. Однако практичнее использовать тот же трансформатор и добавить еще одну обмотку.   Примечание. Информация в этом разделе относится конкретно к конкретному трансформатору 15 ВА, 2×12 В15 ВА, 2×12 В, трансформатору Farnell и применима только в том случае, если двойные шины настроены на +/-15 В или ниже, при токе до 250 мА на каждой шине. и если третья шина настроена на +5 В до 200 мА. Информация не применима к любой другой модели трансформатора, даже если номинальные характеристики идентичны. Это также относится ко всем другим материалам (таким как провода и ленты), упомянутым в этом разделе. Должны использоваться только указанные номера деталей, и они должны поступать из отслеживаемого источника. В противном случае существует очень высокий риск повреждения, поражения электрическим током или возгорания. Кроме того, используйте качественную электропроводку, а не плохую электропроводку, как это часто бывает.   Этапы чрезвычайно просты, не так много ошибок, если вы используете правильные, идентичные материалы и следуете процедурам. Фактическая проводка сети и окончательная сборка не будут описаны в этом сообщении блога, это будет во второй части. В этом сообщении блога будет описано только, как получить дополнительную шину питания с помощью трансформатора. Есть четыре основных шага.   Шаг 1. Намотка эмалированного провода Возьмите эмалированный медный провод длиной 7 м, рассчитанный на 180 градусов Цельсия, номиналом 24 или 25 AWG, и намотайте 82 витка вокруг трансформатора. Для этого проще начать с середины, на 3,5 метра вглубь провода, и с каждых 3,5 метров длины намотать по 41 витку. Один виток — это, по сути, один проход через центр трансформатора. Когда вы закончите, это должно выглядеть как на фото ниже:   Шаг 2. Присоединение проводов из ПВХ Используйте небольшой кусок каптоновой ленты (если вы еще не использовали ее, это очень термостойкая клейкая лента, которую можно использовать в качестве изолирующего слоя) чтобы удерживать первую и последнюю обмотки на месте, а затем прикрепить к концам провода с ПВХ изоляцией. Этот процесс будет включать в себя соскабливание эмали (используйте небольшой кусочек наждачной бумаги или край лезвия). На фото показан синий провод в ПВХ-изоляции, припаянный к эмалированному медному проводу. Изолированный провод должен быть 22AWG, 105 градусов C.   Шаг 3. Закрепление проводов Отогните эмалированный провод и наклейте немного ленты на синий провод, а затем согните синий провод в форме буквы «U» и закрепите его каптоновой лентой. чтобы было какое-то облегчение напряжения. Каптоновая лента накладывается поперек провода, но еще один кусок проклеивается через трансформатор с обеих сторон синего провода, чтобы он надежно удерживался на месте. В результате должно получиться как на фото ниже: Вот все это с высоты птичьего полета; Вы можете видеть, что каптоновая лента обмотана через трансформатор по обеим сторонам синего провода на обоих концах обмотки:   Шаг 4. Изоляция обмотки Намотайте каптоновую ленту вокруг трансформатора, чтобы покройте весь эмалированный медный провод. Это невозможно с одним длинным отрезком каптоновой ленты, поэтому вам придется делать это с более короткими (скажем, 30 см) отрезками. Начните с другой стороны синего провода так, чтобы по крайней мере 10 мм до эмалированного медного провода были покрыты, и перекройте каптоновую ленту на половину ее ширины, чтобы к тому времени лента была намотана на другой конец. синий провод (и закройте еще 10 мм), фактически везде над обмоткой 5 В имеется двойной слой каптоновой ленты из-за перекрытия. Это будет выглядеть как на фото ниже:   Вот и все! Теперь у вас есть трансформатор с дополнительной обмоткой, подходящей для питания шины +5В.   Таким образом, перечисленные модификации сделали трансформатор пригодным для обеспечения линий +/-15 В при токе до 250 мА и +5 В при 200 мА. Этой возможности должно быть достаточно для многих проектов, упомянутых во введении!   Здесь перечислены детали, которые необходимо использовать: Трансформатор 15 ВА, 2×12 В15 ВА, трансформатор 2×12 В Эмалированный провод 24 AWG Эмалированный провод 24 AWG Провод 22 AWG с ПВХ изоляцией Провод с ПВХ изоляцией 22 AWG Каптоновая полиимидная лентаКаптоновая полиимидная лента   Конструкция модуля питания с двойной (или тройной) шиной предназначена для проектов с низким уровнем шума. . Хотя тесты еще нужно провести, я подумал, что стоит написать эту часть 1 сейчас, на случай, если другие тоже захотят построить этот проект. Список деталей приведен ниже, и файлы платы также прикреплены к этому сообщению в блоге, готовые к отправке на любой завод по производству печатных плат (например, Elecrow, iTead).   Transformer, Enamelled Wire and Tape: See above   Unregulated Supply Section: C1,C2,C3,C4,C5,C6 3300uF 25V  EEUFK1E332SEEUFK1E332S Farnell 1744955 18MMDIA 7.5MM PITCH Panasonic Capacitor FK Series C15 1U 100V 1210 Конденсатор KEMET C1210C105K1RACTU FARNELL 17