0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличается импульсный блок питания от обычного: особенности и отличия

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.

Несколько преимуществ импульсных зарядных устройств

Помимо меньшего веса и небольшой цены данные устройства для подзарядки имеют еще ряд преимуществ. На них ставится много защитных механизмов, которые уберегут ваш ноутбук от перегрева или замыкания. Еще одной особенностью, которой обладает данный прибор, является защита от короткого замыкания.

Принципы зарядки при помощи импульсивного зарядного устройства:

  • Зарядка с помощью постоянного напряжения;
  • Зарядка с помощью постоянного тока;
  • Смешанная или комбинированная зарядка.

Зарядка постоянным напряжением

Такой способ зарядки является наиболее правильным и релевантным с точки зрения теории. Чтобы батарея не испортилась при зарядке, сила тока в амперах должна соответствовать емкости батареи, оставшейся до полного ее заряда.

Зарядка постоянным током

Хотя зарядка постоянным током производится намного быстрее, но для аккумулятора является более пагубной. При правильных показателях, заряд тока должен быть эквивалентным 10 части от заряда батареи в Ач.

И в первом, и во втором случае устройство должно контролировать хотя бы один из показателей, иначе скачки в стационарной сети пагубно скажутся на работу аккумулятора.

Зарядка при помощи комбинированного метода

Важным фактором является тот момент, что импульсные зарядные устройства способны автоматически отключатся после полного заряда батареи. Именно данный метод подзарядки зачастую используется при зарядке импульсных устройств.

Импульсные блоки и зарядные устройства – это весьма сложные приборы, построенные на подаче пульсирующего тока. В тоже время, данные аппараты являются очень удобными в эксплуатации, ведь их механизмы почти полностью автоматизированы.

  • Сетевой выпрямитель. Он предназначен для выпрямления напряжения сети переменного тока.
  • Инвертор или высокочастотный преобразователь. Он служит для преобразования полученного напряжения в напряжение прямоугольной формы. Данный узел работает вместе с силовым понижающим трансформатором, который понижает полученное напряжение до соответствующих частот.
  • Управляющий узел. Он отвечает за преобразование импульсов при помощи мощного инвертора, а также контролирует правильную работу всех частей блока.
  • Промежуточный каскад усиления используется для усиления сигналов и подачи их на мощные транзисторы.
  • Выходные выпрямители – конечное преобразование низковольтного напряжения в постоянный ток.
  • Однако, какой блок питания может работать без заряда. Сегодня, импульсные зарядные устройства понемногу вытесняют трансформаторные, поскольку последние имеют низкий КПД и большой вес. При этом импульсные зарядные устройства намного компактнее и дешевле.

    ИБП для ИБП

    Широкое распространение импульсных блоков питания в домашней электронике имеет еще одну причину. В бытовых компьютерах они, как правило, являются частью т.н. «имульсных блоков», которые должны обезопасить оборудование на случай внезапного и полного отключения электричества.

    Такое устройство (в просторечии именуемое еще просто «бесперебойникоом») включает в себя несколько элементов, в том числе:

    • аккумулятор, дающий напряжение в 24 или 36 вольт;
    • импульсный блок питания для компьютера, который преобразует переменный ток в постоянный;
    • микроустройства, которое контролирует заряд батареи
    • системы для подзарядки аккумулятора;

    И если в вашем доме вдруг погас свет, то бесперебойник, связаный с ИБП даст вам несколько минут времени для того, чтобы сохранить данные и выключить компьютер в штатном режиме.

    Кроме того, как уже говорилось, импульсные блоки питания, могут преобразовывать постоянный ток в переменный ток самой разной частоты при сохранении постоянного напряжения. Это обстоятельство позволяет прочей домашней электронике (например — телевизорам) стабильно работать даже при существенных колебаниях напряжения в электросети.

    Читать еще:  0xc000007b при установке Windows xp

    Импульсный блок питания

    Импульсный блок питания строится намного сложнее, но зато обладает также своими плюсами. Это меньшие массо-габаритные свойства, по сравнению с трансформаторным блоком питания. Но здесь также есть и свои минусы. Это большее количество радиоэлементов, по сравнению с трансформаторным блоком питания, а также могут быть шумы на выходе. Поэтому, качественные акустические системы и усилители питаются на трансформаторном блоке питания. Да, там есть некоторые пульсации, но их намного проще отфильтровать, чем высокочастотные шумы импульсного блока питания.

    Хотя в импульсном блоке питания и имеются трансформаторы, но они здесь рассчитаны на высокую частоту, что делает их небольшими и недорогими.

    Сфера применения

    Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

    • различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БП
    • внешние блоки питания;
    • электронный балласт для осветительных приборов;
    • БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.

    Импульсный модуль питания монитора

    Сферы применения импульсных блоков питания

    Малогабаритные ИБП на интегральных микросхемах применяются в конструкции зарядных устройств для электронных гаджетов: планшетов, телефонов, электронных книг. Элементы такого типа востребованы также в производстве телевизоров, усилителей, медицинских приборов, низковольтных осветительных установок.

    Выбирайте и заказывайте блоки питания в каталоге компании «ПРОМАИР». Мы предлагаем широкий модельный ряд, выгодные цены, предоставляем грамотные консультации по характеристикам устройств. Для связи со специалистами позвоните по телефонам +375 (17) 513-99-92 или +375 (17) 513-99-93.

    Преимущества импульсных блоков

    Широкий диапазон входных напряжений (от 80 до 265 В) при неизменных выходных параметрах
    В нашей стране перепады напряжения в сети (особенно в сельской местности) – серьезная проблема, хотя, согласно существующему ГОСТу на электросети в РФ, напряжение должно быть в пределах 220 В (+-1105%), то есть в диапазоне от 187 до 242 В. Любой блок питания должен обеспечивать все указанные параметры в этом диапазоне входных напряжений. Это далеко не простая задача, особенно для мощных блоков, потому что при минимальном напряжении на входе и максимальном токе на выходе блок должен сохранить стабильность выходного напряжения, а при максимальном уровне напряжения в сети и максимальном токе нагрузки – не выйти из строя из-за перегрева при максимально допустимой температуре окружающей среды. Необходимо также учитывать кратковременные падения напряжения в сети, связанные с подключением мощных энергопотребителей.

    Многие производители лукавят, указывая в паспорте более узкий диапазон входных напряжений, хотя известно, что во многих регионах РФ 190 В в сети – норма.

    Более совершенная схемотехника высокочастотного преобразования (КПД до 95%)
    Большинство потерь в импульсных источниках питания связано с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента. Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном устойчивом состоянии (включен или выключен), потери энергии минимальны. Трансформаторным (линейным) источникам питания для стабильности выходного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.

    Качество выходного напряжения по шумам и электрическим наводкам позволяет одновременно осуществлять электропитание разного типа нагрузок
    К источнику питания может быть подключена и нагрузка, работающая в линейном режиме, и нагрузка, работающая в динамическом режиме. В этом случае для стабилизации выходных параметров источника питания необходимо применение фильтров различного типа (индуктивных и емкостных) в выходной цепи.

    Стабильность выходных параметров в широком температурном диапазоне
    Особенно это касается выходного тока и напряжения. Еще одним элементом манипулирования цифрами со стороны производителя блоков является выходной ток: в паспорте на изделие зачастую указывается максимальный вместо номинального. При работе на максимальную нагрузку через непродолжительное время в блоке в лучшем случае срабатывает температурная защита (если она имеется). А чаще всего при продолжительной работе в режиме повышенной температуры компоненты блока с течением времени значительно теряют свои параметры, что особенно характерно для электролитических конденсаторов, емкость которых существенно понижается, что, в свою очередь, ведет к увеличению уровня выходных пульсаций. Номинальный же ток нагрузки – это ток, который должен отдаваться в нагрузку всегда независимо от обстоятельств, на протяжении длительного времени и при сохранении указанного уровня пульсаций.

    Компенсация выходного напряжения при работе нагрузки на длинных линиях
    Оборудование, подключаемое к источнику питания, рассчитано на определенное номинальное напряжение. Поскольку оно может находиться на значительном расстоянии от источника питания, то важным фактором являются потери в проводах. Компенсировать их можно путем увеличения сечения провода от источника питания до оборудования или с помощью под-строечного резистора, который позволит увеличить напряжение на выходе источника питания.

    Читать еще:  Сидиром не видит диск что делать

    Значительно меньшие габариты и вес в сравнении с аналогичным по мощности линейным блоком питания (особенно это касается мощных линейных блоков)
    При повышении частоты используются трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных, тяжелых низкочастотных силовых трансформаторов и радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме.

    Значительно меньшая стоимость изделий в производстве, что в конечном итоге отражается на цене для потребителя
    В импульсных источниках питания отсутствует дорогостоящий низкочастотный трансформатор, который составляет большую часть стоимости линейных блоков питания.

    Источники бесперебойного питания ACCORDTEC Все многообразие моделей источников питания торговой марки ACCORDTEC (Россия) выполнено на основе импульсных блоков питания. Высокие стандарты качества подтверждены проведенными испытаниями в рамках получения пожарного сертификата и сертификатов соответствия. Линейка включает в себя как источники бесперебойного питания, так и сетевые адаптеры.

    Импульсные блоки питания. Виды и работа. Особенности и применение

    Практически в каждом электронном приборе есть блок питания – важный элемент монтажной схемы. Блоки применяются в устройствах, требующих пониженного питания. Базовой задачей блока питания считается уменьшение сетевого напряжения. Первые импульсные блоки питания сконструированы после изобретения катушки, которая работала с переменным током.

    Применение трансформаторов дало толчок развития блоков питания. После выпрямителя тока осуществляется выравнивание напряжения. В блоках с преобразователем частоты этот процесс проходит по-другому.

    В импульсном блоке основу составляет инверторная система. После выпрямления напряжения образуются прямоугольные импульсы с высокой частотой, подаются на фильтр выхода низкой частоты. Импульсные блоки питания преобразовывают напряжение, отдают мощность на нагрузку.

    Рассеивание энергии от импульсного блока не происходит. От линейного источника идет рассеивание на полупроводниках (транзисторах). Его компактность и малый вес также дает превосходство над трансформаторными блоками при одинаковой мощности, поэтому часто линейные блоки заменяют импульсными.

    Принцип действия

    Работа ИБП простой конструкции следующая. Если входной ток является переменным, как в большинстве бытовых приборах, то сначала происходит преобразование напряжения в постоянное. Некоторые конструкции блоков имеют переключатели, удваивающие напряжение. Это делается для того, чтобы подключаться к сети с разным номиналом напряжения, например, 115 и 230 вольт.

    Выпрямитель выравнивает переменное напряжение и на выходе отдает постоянный ток, который поступает в фильтр конденсаторов. Ток от выпрямителя выходит в виде малых импульсов высокой частоты. Сигналы обладают высокой энергией, за счет которой снижается коэффициент мощности трансформатора импульсов. Благодаря этому габариты импульсного блока небольшие.

    Чтобы скорректировать уменьшение мощности в новых блоках питания применяют схему, в которой ток на входе получается в виде синуса. По такой схеме смонтированы блоки в компьютерах, видеокамерах и других устройствах. Импульсный блок работает от постоянного напряжения, проходящего через блок, не изменяясь. Такой блок называют обратноходовым. Если он служит для 115 В, для работы на постоянном напряжении необходимо уже 163 вольта, это рассчитывается как (115 × √2).

    Для выпрямителя такая схема вредна, так как половина диодов не используется в работе, это вызывает перегрев рабочей части выпрямителя. Долговечность в этом случае снижается.

    После выпрямления напряжения сети в действие вступает инвертор, который преобразовывает ток. Пройдя через коммутатор, имеющий большую энергию выхода, из постоянного получается переменный ток. С обмоткой трансформатора в несколько десятков витков и частотой сотни герц блок питания работает в качестве усилителя низкой частоты, она получается больше 20 кГц, она не доступна слуху человека. Коммутатор изготовлен на транзисторах с многоступенчатым сигналом. Такие транзисторы имеют низкое сопротивление, высокую возможность прохода токов.

    Схема работы ИБП

    В сетевых блоках вход и выход изолируют между собой, в импульсных блоках ток применяется для первичной обмотки высокой частоты. На вторичной обмотке трансформатор создает нужное напряжение.

    Для напряжения выхода более 10 В применяют кремниевые диоды. На низких напряжениях ставят диоды Шоттки, которые имеют достоинства:
    • Быстрое восстановление, что дает возможность иметь малые потери.
    • Малое падение напряжения. Для снижения напряжения выхода применяют транзистор, в нем выпрямляется основная часть напряжения.

    Далее напряжение сглаживается фильтром, в него входят конденсатор, дроссель. Для частот коммутации выше требуются составляющие с малой индуктивностью и емкостью.

    Схема импульсного блока минимального размера

    В простой схеме ИБП вместо трансформатора применен дроссель. Это преобразователи для понижения или повышения напряжения, относятся к самому простому классу, применяется один переключатель и дроссель.

    Некоторые виды ИБП
    • Простой ИБП на IR2153, распространен в России.
    • Импульсные блоки питания на TL494.
    • Импульсные блоки питания на UC3842.
    • Гибридного типа, из энергосберегающей лампы.
    • Для усилителя с повышенными данными.
    • Из электронного балласта.
    • Регулируемый ИБП, механическое устройство.
    • Для УМЗЧ, узкоспециализированный блок питания.
    • Мощный ИБП, имеет высокие характеристики.
    • На 200 В – на напряжение не более 220 вольт.
    • Сетевой ИБП на 150 ватт, только для сети.
    • Для 12 В – нормально работает при 12 вольтах.
    • Для 24 В – работает только на 24 вольта.
    • Мостовой – применена мостовая схема.
    • Для усилителя на лампах – характеристики для ламп.
    • Для светодиодов – высокая чувствительность.
    • Двухполярный ИБП, отличается качеством.
    • Обратноходовый, имеет повышенные напряжение и мощность.
    Читать еще:  Программа для скачивания видеороликов с любого сайта
    Особенности

    Простой ИБП может состоять из трансформаторов малых размеров, так как при повышении частоты эффективность трансформатора выше, требования к размерам сердечника меньше. Такой сердечник изготовлен из ферромагнитных сплавов, а для низкой частоты используется сталь.

    Напряжение в блоке питания стабилизируется путем обратной связи отрицательной величины. Осуществляется поддержка напряжения выхода на одном уровне, не зависит от нагрузки и входных колебаний. Обратная связь создается разными методами. Если в блоке есть гальваническая развязка от сети, то применяется связь одной обмотки трансформатора на выходе или с помощью оптрона. Если развязка не нужна, то используют простой резистивный делитель. За счет этого напряжение выхода стабилизируется.

    Особенности лабораторных блоков

    Принцип действия осуществлен на активном преобразовании напряжения. Для удаления помех ставят фильтры в конце и начале цепи. Насыщение транзисторов положительно отражается на диодах, имеется регулировка напряжения. Встроенная защита блокирует короткие замыкания. Кабели питания применены немодульной серии, мощность достигает 500 ватт.

    В корпусе установлен вентилятор охлаждения, скорость вентилятора регулируется. Наибольшая нагрузка блока составляет 23 ампера, сопротивление 3 Ом, наибольшая частота 5 герц.

    Применение импульсных блоков

    Сфера их использования постоянно растет как в быту, так и в промышленном производстве.

    Импульсные блоки питания применяются в источниках бесперебойного питания, усилителях, приемниках, телевизорах, зарядных устройствах, для низковольтных линий освещения, компьютерной, медицинской технике и других различных приборах, и устройствах широкого назначения.

    Достоинства и недостатки
    ИБП имеет следующие преимущества и достоинства:
    • Небольшой вес.
    • Увеличенный КПД.
    • Небольшая стоимость.
    • Интервал напряжения питания шире.
    • Встроенные защитные блокировки.

    Уменьшенная масса и размеры связано с применением элементов с радиаторами охлаждения линейного режима, импульсного регулирования вместо тяжелых трансформаторов. Емкость конденсаторов уменьшена за счет увеличения частоты. Схема выпрямления стала проще, самая простая схема – однополупериодная.

    У трансформаторов низкой частоты теряется много энергии, рассеивается тепло во время преобразований. В ИБП максимальные потери возникают при переходных процессах коммутации. В другое время транзисторы устойчивы, они закрыты или открыты. Созданы условия для сохранения энергии, КПД достигает 98%.

    Стоимость ИБП снижена из-за унификации элементов широкого ассортимента на роботизированных предприятиях. Силовые элементы из управляемых ключей состоят из полупроводников меньшей мощности.

    Технологии импульсов дают возможность применять сеть питания с разной частотой, что расширяет применение блоков питания в различных сетях энергии. Модули на полупроводниках с небольшими габаритами с цифровой технологией имеют защиты от короткого замыкания и других аварий.

    Недостатки

    Импульсные блоки питания функционируют с помощью преобразования импульсов высокой частоты, создают помехи, уходящие в окружающую среду. Возникает необходимость подавления и борьбы с помехами разными методами. Иногда подавление помех не дает эффекта, и применение импульсных блоков становится невозможным для некоторых типов устройств.

    Импульсные блоки питания не рекомендуется подключать как с низкой нагрузкой, так и с высокой. Если на выходе резко упадет ток ниже установленного предела, то запуск может оказаться невозможным, а питание будет с искажениями данных, которые не подходят к диапазону работ.

    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.

    Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:

    Adblock
    detector