Схемы импульсных зарядных бп. Импульсные источники питания: особенности, преимущества и принципы работы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое импульсный источник питания. Какие преимущества имеют импульсные блоки питания. Как работает схема импульсного источника питания. Какие основные компоненты входят в состав импульсного БП. На что обратить внимание при разработке схемы импульсного источника питания.

Содержание

Что такое импульсный источник питания

Импульсный источник питания (SMPS — Switched-Mode Power Supply) — это устройство, которое преобразует входное напряжение в требуемое выходное напряжение с помощью высокочастотного переключения силовых полупроводниковых приборов. В отличие от линейных источников питания, импульсные БП имеют более высокий КПД и меньшие габариты.

Преимущества импульсных источников питания

Основные преимущества импульсных блоков питания по сравнению с линейными:

Высокий КПД (до 80-90%)
Малые габариты и вес
Широкий диапазон входных напряжений
Хорошая стабилизация выходного напряжения
Возможность получения нескольких выходных напряжений
Низкое тепловыделение

Принцип работы импульсного источника питания

Принцип работы импульсного БП основан на высокочастотном переключении силового ключа (обычно MOSFET-транзистора). Упрощенно схему можно представить следующим образом:

Входное напряжение выпрямляется и фильтруется
Высокочастотный ключ (10-1000 кГц) прерывает постоянное напряжение
Импульсы проходят через трансформатор, где напряжение понижается
Выпрямитель и фильтр формируют выходное напряжение
Система обратной связи регулирует параметры переключения для стабилизации выхода

Основные компоненты импульсного источника питания

В состав типичного импульсного БП входят следующие основные компоненты:

Входной выпрямитель и фильтр
Силовой ключ (MOSFET)
Высокочастотный трансформатор
Выходной выпрямитель и фильтр
ШИМ-контроллер
Цепь обратной связи
Вспомогательный источник питания для схемы управления

На что обратить внимание при разработке импульсного БП

При проектировании импульсного источника питания следует учитывать несколько важных моментов:

Выбор топологии схемы в зависимости от требований
Расчет параметров силовых компонентов (трансформатора, дросселей)
Выбор подходящего ШИМ-контроллера
Оптимизация цепи обратной связи для стабильной работы
Снижение электромагнитных помех (EMI)
Обеспечение тепловых режимов компонентов
Разработка печатной платы с учетом высокочастотных сигналов

Типичные применения импульсных источников питания

Импульсные блоки питания широко используются в различных областях электроники и электротехники:

Компьютерные и серверные блоки питания
Зарядные устройства для мобильных устройств
Источники питания для бытовой техники
Промышленные источники питания
LED-драйверы

Автомобильные преобразователи напряжения
Источники питания для телекоммуникационного оборудования

Ключевые параметры импульсных источников питания

При выборе или разработке импульсного БП важно учитывать следующие ключевые параметры:

Входное напряжение и его диапазон
Выходное напряжение и ток
КПД
Уровень пульсаций выходного напряжения
Стабильность выходного напряжения при изменении нагрузки
Частота преобразования
Уровень электромагнитных помех
Диапазон рабочих температур

Расчет и моделирование импульсных источников питания

Разработка импульсного БП обычно включает следующие этапы расчета и моделирования:

Выбор топологии схемы
Расчет параметров силового каскада
Расчет магнитных компонентов (трансформатора, дросселей)
Моделирование схемы в специализированном ПО (например, PSIM, LTspice)
Оптимизация параметров схемы
Разработка печатной платы с учетом высокочастотных сигналов
Тестирование и отладка макета

Проблемы электромагнитной совместимости импульсных БП

Импульсные источники питания могут создавать значительные электромагнитные помехи из-за высокочастотного переключения. Для снижения EMI применяются следующие методы:

Использование снабберных цепей для уменьшения выбросов напряжения
Оптимизация топологии печатной платы
Применение экранирования
Использование фильтров на входе и выходе
Выбор оптимальной частоты преобразования
Использование многослойных печатных плат с выделенными слоями земли и питания

Заключение

Импульсные источники питания стали неотъемлемой частью современной электроники благодаря своей эффективности и компактности. Несмотря на сложность разработки, они обеспечивают значительные преимущества по сравнению с линейными БП. При грамотном проектировании импульсные источники питания позволяют создавать надежные и эффективные устройства для широкого спектра применений.

Импульсный БП — из зарядного устройства

Имеющиеся в широкой продаже импульсные зарядные устройства для малогабаритной аппаратуры — неплохая основа для построения блоков питания, обладающих более широкими возможностями, чем исходные устройства. О том, как превратить такое зарядное устройство в блок питания, рассказывается в статье.

Для зарядки аккумуляторных батарей и питания компактной аппаратуры (мобильных телефонных аппаратов, MP-3 плейеров, электронных книг) в настоящее время широко используются различные импульсные зарядные устройства. К сожалению, их выходное напряжение (обычно около 5 В при токе нагрузки 0,2…2 А) плохо отфильтровано, имеет большой уровень пульсаций, а сами они являются источниками радиопомех, что не позволяет использовать их для питания радиоприёмных, звукоусилительных и измерительных устройств. Однако все эти недостатки довольно легко устранимы, и после несложной доработки такие «зарядники» становятся способными питать и названные устройства.

В качестве примера ниже описана доработка зарядного устройства модели AC-15E (его схема представлена на рис. 1), обеспечивающего выходное стабилизированное напряжение 5,6 В при токе нагрузки до 0,8 А. Напряжение сети 220 В поступает на конденсатор фильтра выпрямленного напряжения C5 через защитный резистор R1 и диод D1 (позиционные обозначения элементов соответствуют имеющимся на монтажной плате устройства). Импульсный преобразователь напряжения выполнен на высоковольтном транзисторе Q1, трансформаторе T1 и элементах R5, C6. Резистор R2 предназначен для запуска преобразователя, элементы D6, R9, С2 образуют цепь демпфирования.

Рис. 1

На транзисторе Q2 выполнены узлы защиты от перегрузки и стабилизации выходного напряжения. При увеличении эмиттерного тока транзистора Q1 растёт падение напряжения на резисторе R3, и когда оно становится больше 0,6 В, открывается транзистор Q2, который шунтирует эмиттерный переход Q1, после чего ток коллектора этого транзистора снижается.

Узел стабилизации выходного напряжения работает следующим образом. Когда выходное напряжение по какой-либо причине увеличивается, растёт ток через излучающий диод оптрона PC1, в результате чего его фототранзистор открывается. Вместе с ним открывается транзистор Q2, что приводит к уменьшению тока базы Q1 и понижению напряжения на выходе устройства. При отклонении выходного напряжения от заданного значения в сторону уменьшения процесс протекает в обратном направлении.

Конденсатор C7 фильтрует выпрямленное диодом Шотки D7 напряжение обмотки III трансформатора Т1. Выходное напряжение устройства зависит от напряжения стабилизации стабилитрона D8 (превышает его примерно на 1,1…1,2 В).

Схема блока питания (БП), собранного на основе этого зарядного устройства, показана на рис. 2 (позиционные обозначения новых элементов начинаются с цифры 1). Его было решено изготовить на стабилизированное выходное напряжение 3,3 В, для чего стабилитрон D8 был заменён прибором с напряжением стабилизации 2,4 В. БП с таким выходным напряжением можно использовать для питания малогабаритных радиоприёмников, компактных фотоаппаратов, детских игрушек и других устройств, рассчитанных на автономное питание напряжением 2,4…3,7 В. При желании, применив соответствующий стабилитрон, можно получить выходное напряжение в интервале 3,3…6 В.

Рис. 2

Для уменьшения помех, создаваемых импульсным преобразователем, он подключён к сети 220 В через LC-фильтр, состоящий из элементов 1L1, 1L2, 1L3, 1C1, 1C2. Дроссель 1L3 установлен на место резистора R1, а вместо последнего установлен защитный резистор 1R1 большего сопротивления. Конденсатор фильтра C5 заменён конденсатором большей ёмкости и с более высоким номинальным напряжением.

Номинал токоограничивающего резистора R5 (680 Ом) уменьшен до 470 Ом, а резистора R3 (10 Ом) — до 5,1 Ом (чем меньше сопротивление этого резистора, тем больше ток нагрузки, при котором срабатывает защита). Значительно увеличена ёмкость конденсатора фильтра C7. Параллельно излучающему диоду оптрона подключён ранее отсутствовавший на плате резистор R10 (чем меньше его сопротивление, тем больше выходное напряжение БП). Напряжение на нагрузку поступает через LC-фильтр, состоящий из элементов 1L4, 1L5, 1L6, 1C5-1C9. Светодиод 1HL1 светит при наличии выходного напряжения.

Устройство рассчитано на длительную непрерывную работу при токе нагрузки до 0,5 А, но способно кратковременно питать и нагрузку, потребляющую ток 1 А. Режим работы в этом случае такой: 1 мин при токе нагрузки 1 А, затем перерыв 5 мин при токе нагрузки менее 0,5 А, далее снова 1 мин при токе 1 А и так далее. Амплитуда пульсаций и шумов при токе нагрузки 0,5 А — около 50 мВ, при 1 А — около 100 мВ (в этом случае выходное напряжение снижается до 3,1 В). Выходного тока 0,5 А при напряжении 3,3 В достаточно для питания портативного радиоприёмника, содержащего относительно мощный УМЗЧ, а тока 1 А -для питания портативных фотоаппаратов и большинства детских игрушек.

Детали БП смонтированы в пластмассовом корпусе размерами около 95x80x26 мм от приёмного устройства для беспроводных компьютерных клавиатуры и мыши (рис. 3). Некоторые дополнительные детали приклеены к корпусу термоклеем и полимерным клеем «Квинтол».

Рис. 3

Резистор 1R1 — невозгораемый Р1-7 или импортный разрывной, размещён внутри изолирующей силиконовой невозгораемой трубки. Конденсаторы 1С1, 1С2 — керамические высоковольтные, 1С3, 1С6, 1C7, 1C9 — керамические многослойные (первые три припаяны между выводами соответствующих оксидных конденсаторов, четвёртый смонтирован в штекере питания XS1). Оксидные конденсаторы — импортные аналоги К50-68.

Дроссели 1L1 — 1L3 — миниатюрные промышленного изготовления с H-образными ферритовыми магнитопрово-дами и обмотками сопротивлением 3…22 Ом, 1L4-1L6 -самодельные, намотаны на кольцевых магнитопроводах диаметром 22 мм из низкочастотного феррита и содержат 20…30 витков многожильного монтажного провода. Чем больше индуктивность этих дросселей и меньше сопротивление их обмоток, тем лучше.

При переделке или ремонте неисправного зарядного устройства вместо транзистора MJE13001 можно применить (с учётом цоколёвки) KF13001, MJE13002, MJE13003. Если возможно, желательно подобрать экземпляр с наибольшим статическим коэффициентом передачи тока базы и наименьшим обратным током коллектора. Вместо транзистора 2SC845 подойдёт любой из серий 2SC1845, BC547, SS9014, КТ645, КТ3129, КТ3130. Оптрон PS817C можно заменить любым из SFH617A-2, LTV817, PC817, EL817, PS2501-1, PC814, PC120, PC123, а диод FR107 — любым из UF4007, FR157, MUR160, 1N5398, КД247Д, КД258Г. Этими же диодами можно заменить и 1N4007. Вместо диода 1N4148 подойдёт любой из 1N914, 1SS244, КД521, КД522. Возможная замена диода Шотки 1N5819 — MBRS140TR, SB140, SB150, асветодиода КИПД35Е-Ж — любой непрерывного свечения без встроенного резистора. Если БП будет настроен на большее выходное напряжение, то сопротивление токоограничивающего резистора 1R3 необходимо увеличить. Внешний вид БП показан на рис. 4.

Рис. 4

Для подключения к нагрузке применён двухпроводный шнур с медными жилами сечением 1 мм². На него надеты два ферритовых трубчатых магнитопровода длиной 24 мм: один — поблизости от корпуса БП, другой — рядом со штекером питания XS1. Корпус устройства не экранирован, поэтому питаемые от него простейшие УКВ-радиоприёмники (например, собранные на микросхемах К174ХА34, К174ХА34А, TDA7088T) в условиях неуверенного радиоприёма чувствительны к помехам, если находятся от него на расстоянии менее 500 мм (примерно такой же или больший уровень ВЧ помех создают КЛЛ). При желании БП нетрудно и экранировать, оклеив корпус изнутри липкой алюминиевой фольгой, электрически соединённой с минусовой обкладкой конденсатора 1С8.

Аналогичным образом можно модернизировать и другие зарядные устройства, например, собранные по схемам [1, 2].

Литература

1. Бутов А. Активный разветвитель сигнала для стереотелефонов. — Радио, 2014, № 1, с. 12-14.

2. Бутов А. Доработка сетевого зарядного устройства. — Радио, 2013, № 3, с. 20, 21.

Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.

Схемы блоков питания и зарядных устройств, самодельные источники питания (Страница 6)

Зарядные устройства Блок питания Альтернативное питание

Импульсный блок питания на четырех транзисторах (6В при 0,5А)

Принципиальная схема несложного импульсного блока питания, который выдает на выходе 6В при токе нагрузки 0,5А. Импульсные источники питания, в отличие от обычных, с силовым понижающим трансформатором, при одинаковой выходной мощности, отличаются меньшимигабаритами, меньшим весом и, не всегда, но . ..

1 7247 0

Схемы компактных импульсных блоков питания на 5В (LNK520P, LNK363, LNK616)

Шесть принципиальных схем компактных зарядных устройств (блоков питания) на 5В, которые построены на основе микросхем LNK520P, LNK363, LNK61. Принципиальная схема 5В зарядного устройства на микросхеме LNK520P. Принципиальная схема 5В блока питания на микросхеме LNK363DN …

1 13228 0

Сетевой блок питания на 5В, 100мА без трансформатора на (UCC28880D)

Схема бестрансформаторного сетевого блока питания на микросхеме UCC28880D, выход 5В. Микросхема фирмы Texas Instruments UCC28880D предназначена для работы вмаломощных сетевых источниках питания без гальванической развязки. Они практически являются более современной заменой блокам питания с …

0 4059 0

Схема мощного двуполярного источника питания (2х1-10В, 4А)

Принципиальная схема двуполярного блока питания на микросхемах серии AZ1117H-ADJxx, позволяет получить регулируемое напряжение с током нагрузки до 4А. Интегральные микросхемы серии AZ1117 представляют собой линейные компенсационные стабилизаторы напряжения положительной полярности с малым …

1 4629 0

Схема блока питания от телевизора BBK LCD TV/DVD COMBO LT1507S

Принципиальная и монтажная схемы для импульсного блока питания, который установлен в телевизоре-моноблоке BBK LCD TV/DVD COMBO LT1507S.

0 5283 1

Лабораторный источник питания 3-20В, ток 0,25-1,2А (IRF630MF)

Принципиальная схема самодельного лабораторного источника питания, выполнен на биполярных и полевых транзисторах. Радиолюбители с большим стажем часто пользуются конструкциями, изготовленными несколько десятилетий назад. Например, в прошлом веке были популярны самодельные источники питания …

1 6813 0

Сетевой бестрансформаторный адаптер для питания часов от 12В

Советские электронные часы ЭК-01 с жидкокристаллическим дисплеем выпускались в 80-90-х годах прошлого века, их схема выполнена на микросхемах К176ИЕЗ, К176ИЕ4 и К176ИЕ5.

Питаются они от 9-вольтовой батареи «Крона». Такие часы у меня долгие годы лежали на антресоли, и вот, в процессе …

1 2789 0

Мощный стабилизированный блок питания с защитой 5-15В, 20А (LM723, 2N3055)

Блок питания. схема которого рассмотрена здесь, дает напряжение от 5 до 15V, стабильное установленное в этихпределах, при максимальном токе 20А. При токе более 22А срабатывает защита. Напряжение переменного тока 220V от электросети подается через 4-амперный предохранитель F1 на первичную обмотку …

3 9927 2

Схема зарядного устройства для аккумулятора от GSM-телефона (LM317)

Приведена принципиальная схема зарядного устройства,именно для аккумулятора, а не для сотового телефона, оно построено на микросхеме-стабилизаторе LM317. Разница в том, что схема зарядки сотового телефона состоит из внешнего блока питания, обычно, напряжением 5-5,5V и внутренней схемы контроллера …

2 6174 0

Автоматическая приставка к зарядному устройству для авто аккумулятора

Дополнив имеющееся в вашем распоряжении зарядное устройство для автомобильной аккумуляторной батареи предлагаемым автоматом, можете быть спокойны за режим зарядки батареи — как только напряжение ва ее выводах достигнет (14,5±0,2)В, зарядка прекратится. При снижении напряжения до 12,8..13 В зарядка возобновится.

4 7032 8

1 … 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … 24

Учебное пособие по проектированию схемы импульсного источника питания

Многие инженеры, которые не использовали импульсный источник питания, могут беспокоиться о нем, например, о компоновке печатной платы, выборе параметров и типов компонентов и т. д. На самом деле, если вы понимаете основной принцип, использование импульсного источника питания очень удобно.

В сегодняшней статье мы познакомим вас с некоторыми базовыми знаниями об импульсных источниках питания, а также поделимся опытом использования импульсных источников питания.

Учебное пособие по SMPS: Переключатель режим питания и преобразование питания

Каталог .

II. Как отладить схему импульсного источника питания?

III. Что нужно заземлить?

3.1 Определение заземления

3.2 Режим заземления

3.3 Как заземляется сигнал одной платы?

3.4 Как устройства с одноплатным интерфейсом заземляются?

3.5 Как заземлить слой экрана?

IV. Введение обратного потока и передачи сигнала

V. Должен ли аналоговый отделяться от цифрового и как?

Часто задаваемые вопросы

I. Что такое импульсный источник питания

Импульсный источник питания обычно состоит из контроллера и выходной части. Некоторые контроллеры интегрируют MOSFET в микросхему, что облегчает использование и упрощает конструкцию печатной платы, но ослабляет гибкость компонентов.

Контроллер переключения фактически представляет собой систему управления с обратной связью с обратной связью, поэтому имеется схема дискретизации обратной связи по выходному напряжению и схема управления с обратной связью. Следовательно, эта часть конструкции предназначена для обеспечения точной схемы дискретизации и управления глубиной обратной связи, потому что, если отклик контура обратной связи слишком медленный, это окажет большое влияние на переходную характеристику.

Выходные части включают выходную емкость, выходную катушку индуктивности, МОП-транзистор и т. д. Выбор этих устройств, в основном, заключается в том, чтобы сбалансировать потребность в производительности и стоимость. Например, высокая частота переключения может использовать малую индуктивность (что означает небольшой размер корпуса и низкую стоимость), но высокая частота переключения увеличит помехи и потери переключения MOSFET, что приведет к снижению эффективности и увеличению стоимости. Более низкая частота переключения имеет противоположный эффект.

Выбор параметров Rds_on MOSFET и ESR для выходной емкости также очень важен. Небольшое ESR может уменьшить пульсации на выходе, но стоимость конденсатора увеличится. И важно отметить, что импульсные контроллеры мощности не могут хорошо работать со слишком большим количеством полевых МОП-транзисторов.

Как правило, поставщики импульсных контроллеров электропитания предоставляют инженерам специальные формулы и варианты использования.

Рис. 1 Цепь импульсного источника питания

II. Как отладить схему импульсного источника питания?

（1）Выход цепи питания установлен на плате через резистор с низким сопротивлением и высокой мощностью, так что цепь питания можно отладить перед сваркой сопротивления, избегая влияния последней цепи.

（2）Контроллер переключения представляет собой систему с обратной связью. Если выходное ухудшение выходит за пределы диапазона, которым может управлять замкнутый контур, импульсный источник питания будет работать неправильно. Эта ситуация требует тщательного изучения цепей обратной связи и дискретизации. Особенно, если выходная емкость с большим ESR, будут возникать большие пульсации блока питания, что также повлияет на работу импульсного блока питания.

III. Что нужно заземлить?

Внедрение технологии заземления изначально является защитной мерой для предотвращения ударов молнии в электрическое или электронное оборудование. Цель состоит в том, чтобы ввести ток молнии через громоотвод в землю для защиты зданий. Между тем, заземление также является эффективным способом защиты личной безопасности.

Когда фазная линия касается корпуса оборудования по какой-либо причине (например, плохая изоляция провода, старение линии и т. д.), в корпусе оборудования возникает опасное напряжение. При наличии заземления результирующий ток короткого замыкания будет течь на землю, таким образом, он играет защитную роль.

Например, в системах связи взаимосвязь сигналов между большим количеством устройств требует, чтобы каждое устройство имело точку в качестве точки отсчета, а с усложнением электронного оборудования частота сигнала становится все выше и выше, поэтому , проектирование заземления, поскольку особое внимание уделяется проблемам электромагнитной совместимости, таким как взаимные помехи между сигналами.

Кроме того, неправильное заземление серьезно повлияет на надежность и стабильность работы системы. В последнее время концепция «заземления» также была введена в технологию обратного потока высокоскоростных сигналов.

3.1 Определение заземления

В современной концепции заземления для линейных инженеров этот термин обычно означает «точка отсчета линейного напряжения»; для системных проектировщиков это часто шкаф или рама; для инженеров-электриков это зеленая и безопасная линия заземления или провод, соединенный с землей. Более общее определение состоит в том, что «заземление — это канал с низким импедансом, по которому ток возвращается к своему источнику». Отметив, что точки «низкий импеданс» и «канал».

3.2 Режим заземления

Существует множество способов заземления: одноточечное заземление, многоточечное заземление и смешанный тип заземления. Одноточечное заземление делится на ряд одноточечного заземления и параллельное одноточечное заземление. Как правило, в простых цепях используется одноточечное заземление, а в низкочастотных (частота 10 МГц) цепях используется многоточечное или многослойное заземление (заполните слой заземления).

3.3 Как заземляется сигнал одной платы?

Для общего устройства лучше всего подходит ближняя земля. После принятия многослойной конструкции с полной заземляющей пластиной заземление общего сигнала очень просто. Основной принцип заключается в обеспечении непрерывности линии, уменьшении количества отверстий, приближении к плоскости заземления или плоскости питания и т. д.

Некоторые шпоны будут иметь внешние интерфейсы ввода-вывода, такие как разъемы последовательного порта, разъемы RJ45 и т. д. Если их заземление не будет хорошо спроектировано, это также повлияет на нормальную работу, например, на коды ошибок, потерю пакетов и т. д. И он станет внешним источником электромагнитных помех, излучающих шум. Как правило, будет выполнено заземление одного интерфейса, а сигнал подключен тонким проводом, цепочкой 0 Ом или небольшим сопротивлением. Тонкие линии можно использовать для блокировки шумов земли. В то же время интерфейс и фильтр питания интерфейса также следует рассматривать серьезно.

3.5 Как заземлить слой экрана?

Экранирующий слой кабелей подключается к заземлению интерфейса вместо сигнального заземления, так как на сигнальном заземлении имеются различные помехи. Если экранирующий слой подключен к сигнальной земле, шумовое напряжение будет вызывать помехи синфазного тока наружу по экранирующему слою. Таким образом, плохо спроектированный кабель, как правило, является источником электромагнитных помех с максимальным выходным шумом. Конечно, заземление интерфейса должно содержаться в чистоте.

Для электронного сигнала необходимо найти способ возврата тока на землю с наименьшим импедансом, поэтому очень важно, как бороться с обратным потоком сигнала.

Во-первых, по формуле мы можем знать, что интенсивность излучения пропорциональна площади петли. В частности, чем длиннее обратный путь, тем больше формируется кольцо и тем больше внешние помехи излучения, поэтому площадь обратного потока силовой цепи и площадь сигнального контура должны быть как можно меньше при проектировании печатной платы.

Во-вторых, для высокоскоростного сигнала обеспечение хорошего обратного потока сигнала может гарантировать его качество. Поскольку характеристическое сопротивление линии передачи на печатной плате обычно рассчитывается по отношению к земле (или слою питания), если рядом с высокоскоростной линией имеется непрерывная заземляющая пластина, полное сопротивление этой линии можно поддерживать постоянным, и если вблизи линии сечения нет опорного заземления, импеданс изменится, и это также повлияет на сигнал. Таким образом, высокоскоростные линии должны быть распределены по слою, близкому к плоскости земли, или они должны быть проложены параллельно рядом друг с другом, чтобы экранировать помехи и обеспечить почти обратный поток.

В-третьих, не разделяйте провода, если источник питания находится в проводке, потому что путь обратного потока сигнала через разные уровни питания будет длиннее и будет уязвим для помех. Для низкоскоростных сигналов это строго не требуется, поскольку результирующий сигнал помех не может быть обеспокоен. А вот для высокоскоростных сигналов надо проверять внимательно, по возможности не пересекать, можно подрегулировать силовую часть провода. (это для нескольких блоков питания на многослойных платах).

В. Следует ли отделять аналоговое от цифрового и как?

Должен ли аналоговый сигнал или цифровой сигнал возвращаться на землю. Поскольку цифровой сигнал меняется быстро и шум, вызванный цифровым сигналом, будет очень большим, при смешивании аналогового и цифрового сигналов шум будет влиять на аналоговый сигнал.

Как правило, заземление аналоговой и цифровой обработки должно быть разделено, а затем соединено тонкой линией или одной точкой. Общая идея состоит в том, чтобы попытаться заблокировать шум от цифровой земли к аналоговой земле. Но это не очень строгое требование, что аналоговая и цифровая земля должны быть разделены, если аналоговая часть рядом с цифровой землей еще очень чистая, их можно объединить.

Часто задаваемые вопросы

1. Какие существуют 3 типа источника питания?

Существует три вида регулируемых источников питания: линейные, импульсные и аккумуляторные. Из трех основных конструкций регулируемых источников питания линейная является наименее сложной системой, но у импульсного источника питания и питания от батареи есть свои преимущества.

2. Что означает импульсный источник питания?

Импульсный источник питания — это преобразователь мощности, в котором используются переключающие устройства, такие как МОП-транзисторы, которые постоянно включаются и выключаются с высокой частотой; и устройства накопления энергии, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, для подачи питания в непроводящем состоянии переключающего устройства.

3. Каковы преимущества и недостатки импульсного источника питания?

Преимущества и недостатки импульсного источника питания (SMPS)

a. Импульсный источник питания имеет меньшие габариты.

б. SMPS имеет небольшой вес.

в. Он имеет лучшую энергоэффективность, обычно от 60 до 70 процентов.

д. Он имеет сильную защиту от помех.

эл. SMPS имеет широкий диапазон мощности.

ф. Низкое тепловыделение в SMPS.

4. Что такое импульсный источник питания постоянного тока?

A Импульсный источник питания постоянного тока (также известный как импульсный источник питания) регулирует выходное напряжение с помощью процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Процесс ШИМ генерирует некоторый высокочастотный шум, но позволяет создавать импульсные источники питания с очень высокой энергоэффективностью и малым форм-фактором.

5. В чем разница между переключателем p источник питания и линейный источник питания?

Линейные источники питания выдают постоянный ток, пропуская первичное напряжение переменного тока через трансформатор и затем фильтруя его для удаления составляющей переменного тока. Импульсные источники питания отличаются более высокой эффективностью, меньшим весом, более длительным временем удержания и способностью работать с более широкими диапазонами входного напряжения.

6. Нужен ли мне импульсный блок питания?

Импульсный источник питания обеспечивает более высокий КПД благодаря высокой частоте переключения, что позволяет использовать меньший по размеру и менее дорогой высокочастотный трансформатор, а также более легкие и недорогие компоненты фильтра. Импульсные источники питания содержат больше габаритных компонентов, поэтому обычно дороже.

7. Регулируется ли импульсный источник питания?

Импульсный источник питания регулирует выходное напряжение с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Этот процесс создает высокочастотный шум, но обеспечивает высокую эффективность при небольшом форм-факторе. … Низкое напряжение постоянного тока, наконец, преобразуется в постоянный выходной сигнал постоянного тока с помощью другого набора диодов, конденсаторов и катушек индуктивности.

8. Как узнать, регулируется ли мой 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. Можно ли использовать импульсный источник питания для привода двигателя постоянного тока?

Простой нестабилизированный аналоговый блок питания может быть проще и сможет обеспечить больший пусковой ток под нагрузкой, чем коммутационный. Двигатели постоянного тока не слишком требовательны к питанию и обычно довольно хорошо работают на нефильтрованном постоянном токе.

10. Подходят ли импульсные блоки питания?

Импульсные источники питания, SMPS обеспечивают повышенную эффективность и экономию места по сравнению с традиционными линейными источниками питания, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить низкий уровень шума на выходе. Импульсные источники питания широко используются из-за преимуществ, которые они предлагают с точки зрения размера, веса, стоимости, эффективности и общей производительности.

Вам также может понравиться

Руководство по импульсным источникам питания: схема защиты

Руководство по импульсным источникам питания: 4 В～16 В

Руководство по импульсным источникам питания: принципы и функции цепей импульсных источников питания

Импульсные источники питания: проектирование и применение импульсных источников питания

СтатьиСиловая электроника

Даман ШахПоследнее обновление: 2 октября 2022 г.

0 13 137 Прочитано 4 минуты

В этой статье мы узнаем об импульсном источнике питания , также известном как 9.0015 SMPS , его конструкция, работа и применение.

Содержание

1 Что такое импульсный источник питания (SMPS)?
2 Дизайн и работа
- 2,1 1: Входная стадия
- 2,2 2: Секция переключения
- 2,3 3: Выходная стадия
- 2,4 4: Блок управления
3 Типиз из SMPS

3 Типиз из SMPS

3 Типы.

3.2 2: Изолированный

4 Применение импульсного источника питания (SMPS)

5 Преимущества и недостатки SMPS

5.1 Преимущества
5.2 Недостатки

Что такое импульсный источник питания (SMPS)?

SMPS означает импульсный источник питания. Он известен под разными названиями, такими как источник питания , блок питания, регулятор или переключатель в электронном блоке питания. Он включает в себя импульсный стабилизатор для эффективного преобразования электроэнергии. В основном используется для получения управляемый источник питания постоянного тока в качестве выхода.

Применяется для преобразования мощности (напряжения) с помощью переключающих устройств, которые попеременно включаются и выключаются на высоких частотах. В нем используются компоненты хранения, такие как катушки индуктивности или конденсаторы , для подачи питания, когда переключающее устройство находится в непроводящем состоянии (отключенном состоянии). SMPS обладает высокой эффективностью и широко используется в различном электронном оборудовании, таком как компьютеры, зарядные устройства и другое чувствительное оборудование, требующее 0015 стабильный и эффективный блок питания .

Проектирование и работа

рабочая и конструкция SMPS разделена на различные секции и этапы.

1: Входной каскад

Входной источник переменного тока частотой (50-60) Гц подается непосредственно на выпрямитель и фильтр в цепь . Его вывод содержит множество вариаций и значение емкости конденсатора должно быть достаточно большим, чтобы справиться с входными колебаниями. Наконец, нерегулируемый постоянный ток отдается в центральную коммутационную секцию SMPS для его регулирования. В этой секции нет трансформатора для понижающего преобразователя входного напряжения .

2: Коммутационная секция

Состоит из устройств быстрого переключения , таких как силовой транзистор или полевой МОП-транзистор , которые включаются и выключаются в соответствии с изменениями напряжения. Полученный результат подается на первичную из трансформатор который присутствует в этом разделе.

Используемый здесь трансформатор намного меньше, легче и очень эффективен, понижает напряжение. Они намного эффективнее по сравнению с другими понижающими методами. Следовательно, коэффициент преобразования мощности выше.

3: Выходной каскад

Выходной сигнал секции переключения снова выпрямляется и фильтруется. Он использует схему выпрямления и фильтра для получения желаемого напряжения постоянного тока. Получено 9Регулируемое выходное напряжение 0015 затем подается на схему управления .

4: Блок управления
Этот блок представляет собой обратную связь , которая содержит множество разделов. Давайте посмотрим краткую информацию об этом разделе.

Внутренний блок управления состоит из генератора , усилителя, датчика и т. д. Датчик воспринимает выходной сигнал и обратную связь с блоком управления. Все сигналы изолированы друг от друга, поэтому любые внезапные всплески не должны влиять на схему. опорное напряжение подается как один вход вместе с сигналом на усилитель ошибки . Усилитель представляет собой компаратор , сравнивающий сигнал с требуемым уровнем сигнала.

Следующий этап Управление частотой прерывания . Конечный уровень напряжения контролируется путем сравнения входных сигналов, подаваемых на усилитель ошибки, выходной сигнал которого помогает решить, следует ли увеличить или уменьшить частоту прерывания. Генератор генерирует стандартную волну ШИМ с фиксированной частотой.

SMPS в основном используется там, где переключение напряжения не является проблемой, но где действительно важна эффективность системы. Конструкция и работа SMPS основаны на той же концепции.

Типы SMPS
1: Неизолированные
Неизолированные преобразователи в основном используются, когда изменение напряжения сравнительно небольшое. Неизолированные SMPS — это те, чьи входные и выходные схемы не изолированы друг от друга. Основным недостатком является то, что он не может обеспечить защита от высокого электрического напряжения и создает больше шума. Они бывают 3 видов.
I: Buck
В типичном неизолированном понижающем (понижающем) преобразователе выходное напряжение VOUT зависит от входного напряжения VIN и рабочего цикла силового ключа.
II: Повышение напряжения
Он используется для повышения напряжения и использует такое же количество пассивных компонентов, но предназначен для повышения входного напряжения, так что выходное напряжение выше, чем входное.
III: Buck-Boost
Этот преобразователь позволяет повышать или понижать входное напряжение в зависимости от рабочего цикла. Выходное напряжение определяется соотношением
VOUT = -VIN *D/ (1-D)
2: Изолированный
Изолированный SMPS — это те, где поддерживается изоляция между входом и выходом схема. В источниках питания используется трансформатор для отделения переключения от выхода. Вторичная обмотка трансформатора играет роль накопителя энергии.
I: Обратноходовой преобразователь:
Работа этого преобразователя аналогична повышающе-понижающему преобразователю неизолирующей категории. Единственное отличие состоит в том, что он использует трансформатор для хранения энергии вместо катушки индуктивности в цепи.
II: Прямой преобразователь
В работе этого преобразователя используется трансформатор для передачи энергии между входом и выходом за один шаг.