Блок питания - это часть оборудования, которое используется для преобразования мощности, подаваемой из розетки, в полезную мощность для многих частей внутри электрического устройства. Каждый источник энергии должен управлять своей нагрузкой, которая к нему подключена. В зависимости от конструкции блок питания может получать энергию от различных типов источников энергии, например системы передачи электроэнергии электромеханические системы, такие как генераторы и генераторы переменного тока, преобразователи солнечной энергии, устройства хранения энергии, такие как батареи и топливные элементы, или другие источники питания. Существуют два типа источников питания: переменного и постоянного тока. В зависимости от электрических характеристик электрического устройства оно может использовать питание переменного или постоянного тока.
Что такое блок питания?
Источник питания можно определить как электрическое устройство, используемое для подачи электроэнергии на электрические нагрузки. Основная функция этого устройства - изменять электрический ток от источника до точного напряжения, частоты и тока для питания нагрузки. Иногда, эти блоки питания можно назвать преобразователями электроэнергии. Некоторые типы расходных материалов представляют собой отдельные элементы нагрузки, тогда как другие изготавливаются в виде устройств, которыми они управляют.
Блок-схема источника питания
Схема питания используется в различных электрических и электронных устройствах. Цепи питания подразделяются на различные типы в зависимости от мощности, которую они используют для обеспечения цепей или устройств. Например, схемы на основе микроконтроллера обычно представляют собой схемы регулируемого источника питания (RPS) 5 В постоянного тока, которые могут быть спроектированы с помощью различных методов для изменения мощности с 230 В переменного тока на 5 В постоянного тока.
Блок-схема источника питания и пошаговое преобразование 230 В переменного тока в 12 В постоянного тока обсуждаются ниже.
- Понижающий трансформатор преобразует 230 В переменного тока в 12 В.
- Мостовой выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный.
- Конденсатор используется для фильтрации пульсаций переменного тока и подается на регулятор напряжения.
- Наконец, регулятор напряжения регулирует напряжение до 5 В и, наконец, используется блокирующий диод для измерения пульсирующей формы волны.
Блок-схема источника питания
Классификация источников питания и их различных типов
Здесь мы обсудим различные типы источников питания, которые существовали на рынке. В таблице ниже приведены основные типы источников питания для следующих условий.
ВЫХОД = DC | ВЫХОД = AC | |
ВХОД = AC |
|
|
ВХОД = DC |
|
|
Источник переменного тока переменного тока
Различные напряжения переменного тока генерируются с помощью трансформатора. Трансформатор может иметь несколько обмоток или ответвлений, и в этом случае прибор использует переключатели для выбора различных уровней напряжения. В качестве альтернативы можно использовать регулируемый трансформатор (регулируемый автотрансформатор) для непрерывного изменения напряжения. Некоторые источники переменного тока включают измерители для контроля напряжения, тока и / или мощности.
Источник переменного тока переменного тока
Нерегулируемый линейный источник питания
Нерегулируемые источники питания содержат понижающий трансформатор, выпрямитель, конденсатор фильтра и спускной резистор. Этот тип источника питания из-за простоты является наименее дорогостоящим и наиболее надежным для требований низкой мощности. Главный недостаток - непостоянство выходного напряжения. Оно будет меняться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, и пульсации не подходят для электронных приложений. Пульсации можно уменьшить, заменив конденсатор фильтра на фильтр LC (индуктор-конденсатор), но стоимость его возрастет.
Нерегулируемый линейный источник питания
Входной трансформатор
Входной трансформатор используется для преобразования входящего линейного напряжения до необходимого уровня источника питания. Он также изолирует выходную цепь от сети. Здесь мы используем понижающий трансформатор .
Выпрямитель
Выпрямитель, используемый для преобразования входящего сигнала из формата переменного тока в необработанный постоянный ток. Пожалуйста, обратитесь по этим ссылкам. Доступны различные типы выпрямителей. полуволновой выпрямитель и двухполупериодный выпрямитель .
Конденсатор фильтра
Пульсирующий постоянный ток от выпрямителя поступает на сглаживающий конденсатор. Это устранит нежелательную рябь в пульсирующем постоянном токе.
Выпускной резистор
Bleeder Resistor также известен как резистор стока источника питания. Он подключается к конденсаторам фильтра для отвода накопленного заряда, поэтому питание системы не представляет опасности.
Программируемый блок питания
Этот тип источника питания позволяет дистанционно управлять его работой через аналоговый вход или цифровые интерфейсы, такие как GPIB или RS232. Контролируемые свойства этого источника питания включают ток, напряжение, частоту. Эти типы расходных материалов используются в широком спектре приложений, таких как производство полупроводников, генераторов рентгеновского излучения, мониторинг роста кристаллов, автоматическое тестирование оборудования.
Как правило, в этих типах источников питания используется необходимый микрокомпьютер для управления, а также для мониторинга работы источника питания. Блок питания, снабженный интерфейсом компьютера, использует стандартные (или) проприетарные протоколы связи и язык управления устройством, такой как SCPI (стандартные команды для программируемых инструментов).
Блок питания компьютера
Блок питания в компьютере - это часть аппаратного обеспечения, которое используется для преобразования мощности, подаваемой из розетки, в полезную мощность для нескольких частей компьютера. Преобразует переменный ток в постоянный.
Он также контролирует перегрев с помощью управляющего напряжения, которое может изменяться вручную или автоматически в зависимости от источника питания. Блок питания или блок питания также называют преобразователем мощности или блоком питания.
В компьютере внутренние компоненты, такие как корпуса, материнские платы и блоки питания, доступны в различных конфигурациях, размеры которых известны как форм-фактор. Все эти три компонента должны быть хорошо согласованы, чтобы работать вместе.
Регулируемый линейный источник питания
Регулируемые линейные источники питания такие же, как нерегулируемые линейные источники питания, за исключением того, что 3-контактный регулятор используется вместо спускного резистора. Основная цель этого источника питания - обеспечить требуемый уровень мощности постоянного тока для нагрузки. Источник питания постоянного тока использует источник переменного тока в качестве входа. Для разных приложений требуются разные уровни атрибутов напряжения, но в настоящее время источники питания постоянного тока обеспечивают точное выходное напряжение. И это напряжение регулируется электронной схемой, так что оно обеспечивает постоянное выходное напряжение в широком диапазоне выходных нагрузок.
Блок-схема регулируемого источника питания
Ниже представлена основная принципиальная схема регулируемого линейного источника питания.
Регулируемый линейный источник питания
К основным характеристикам этого блока питания можно отнести следующее.
- КПД этого блока питания составляет от 20 до 25%.
- Магнитные материалы, используемые в этом источнике питания, представляют собой сердечник из CRGO или стали.
- Он более надежный, менее сложный и громоздкий.
- Это дает более быстрый ответ.
К основным преимуществам линейного источника питания можно отнести надежность, простоту, дешевизну и низкий уровень шума. Наряду с этими преимуществами есть и некоторые недостатки, такие как
Они лучше всего подходят для нескольких приложений с низким энергопотреблением, поэтому, когда требуется высокая мощность, недостатки становятся более очевидными. К недостаткам этого источника питания можно отнести большие потери тепла, габариты и низкий КПД. Когда линейный источник питания используется в приложениях с высокой мощностью, для управления мощностью требуются большие компоненты.
Сглаживание
После выпрямления из сигнала переменного тока постоянный ток необходимо сглаживать, чтобы устранить изменяющийся уровень напряжения. Для этой цели обычно используются конденсаторы большой емкости.
Регулятор напряжения
Линейный регулятор имеет активное (BJT или MOSFET) проходное устройство (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным опорным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного уровня выходного напряжения. Есть два основных типа линейных источников питания. Узнать больше о Различные типы регуляторов напряжения с принципом работы .
Регулятор серии
Это наиболее распространенные регуляторы для линейных источников питания. Как следует из названия, в цепь помещается последовательный элемент, как показано на рисунке ниже, и его сопротивление изменяется с помощью управляющей электроники, чтобы гарантировать, что правильное выходное напряжение генерируется для потребляемого тока.
Концепция последовательного регулятора напряжения или последовательного регулятора прохода
Шунтирующий регулятор
Шунтирующий стабилизатор менее широко используется в качестве основного элемента регулятора напряжения. При этом переменный элемент помещается поперек нагрузки, как показано ниже. Сопротивление истока установлено последовательно со входом, а шунтирующий регулятор регулируется, чтобы гарантировать, что напряжение на нагрузке остается постоянным.
Шунтирующий регулятор напряжения с обратной связью
Импульсный источник питания (SMPS)
SMPS имеет выпрямитель, конденсатор фильтра, последовательный транзистор, регулятор, трансформатор, но он более сложен, чем другие источники питания, которые мы обсуждали.
Импульсный источник питания
Показанная выше схема представляет собой простую блок-схему. Напряжение переменного тока выпрямляется до нерегулируемого постоянного напряжения с помощью последовательного транзистора и регулятора. Этот постоянный ток прерывается до постоянного высокочастотного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размер трансформатора и позволяет использовать источник питания гораздо меньшего размера. Недостатки этого типа источника питания состоят в том, что все трансформаторы должны изготавливаться по индивидуальному заказу, а сложность источника питания не подходит для низкопроизводительных или экономичных приложений с низким энергопотреблением. Пожалуйста, обратитесь по этой ссылке к Знайте все о SMPS .
Импульсный источник питания (SMPS)
Источник бесперебойного питания (ИБП)
ИБП - это резервный источник питания, который в случае сбоя или колебаний напряжения дает достаточно времени для правильного отключения системы или запуска резервного генератора. ИБП обычно состоит из группы аккумуляторных батарей и схемы измерения и кондиционирования мощности. Кроме того, ознакомьтесь с принципиальной схемой ИБП и различными типами, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о Принципиальная схема и работа ИБП .
Источник бесперебойного питания (ИБП)
Источник постоянного тока
Источник питания постоянного тока - это источник постоянного напряжения, обеспечивающий его нагрузку. Согласно его плану, источник питания постоянного тока может управляться от источника постоянного тока или от источника переменного тока, такого как электросеть.
Источник постоянного тока
Это все о различных типах источников питания, которые включают линейные источники питания, импульсные источники питания, источники бесперебойного питания. Кроме того, для реализации электроники и электрические проекты или любая информация относительно типов источников питания вы можете оставить свой отзыв, чтобы дать свои предложения, комментарии в разделе комментариев ниже.
