Блоки питания электронных устройств — Статьи об энергетике
Все электронные устройства разделяют на две группы: стационарные и мобильные (фотоаппараты, мобильные телефоны, электронные часы). Источником питания для стационарных устройств является сеть переменного тока, для мобильных – источники постоянного тока (гальванические батареи, аккумуляторы). Стационарные устройства строятся на аналогичной элементной базе, что и мобильные, поэтому для их подключения к сети 220В применяются сетевые блоки питания. Основное назначение блока питания – преобразование высокого напряжения в низкое, применяемое для питания полупроводниковых элементов. Основой любого блока питания служит понижающий трансформатор и схема выпрямления. Далее рассмотрим различные варианты реализации блоков питания.1. Опасные сетевые блоки питания.
Блоки питания строятся на базе выпрямителя с гасящим конденсатором (резистором), поэтому являются наиболее простыми по своей конструкции и электронной начинке.
Основными недостатками блоков питания с гасящими элементами являются отсутствие гальванической развязки сети переменного тока и цепи питания постоянного тока и низкий КПД. Отсутствие гальванической развязки может привести к появлению опасного потенциала на полупроводниковых элементах схемы.
2. Безопасные блоки питания с гасящими конденсаторами (рисунок 1, рисунок 2).
Рисунок 1
Отличительной особенностью приведенной схемы является наличие гальванической развязки цепей. Схема блока питания с гасящими конденсаторами и гальванической развязкой достаточно популярна ввиду своей надежности и простоты изготовления.
Рисунок 2
На рисунке 2 приведен еще один вариант реализации безопасного блока питания с гасящим конденсатором. Отличительной особенностью данной схемы являются меньшие габариты трансформатора Т1, вторичная обмотка которого рассчитывается на меньшее напряжение (30…40В) при наличии гасящего конденсатора.
3. Блоки питания современной аппаратуры.
Современные производители бытовой и компьютерной техники в своих устройствах применяют импульсные блоки питания. В импульсном блоке питания постоянное напряжение от выпрямителя преобразуется инвертором в переменное высокочастотное напряжение. За счет этого удается достичь снижения габаритов трансформатора, а следовательно и самого блока питания. Дальнейшее преобразование переменного напряжения осуществляется полупроводниковым выпрямителем, схемами фильтрации и стабилизации.
Рисунок 3
4. Импульсный блок питания из электронного трансформатора
Электронный трансформатор применяется в схемах, где нагрузка к источнику питания подключена постоянно.
5. Китайские сетевые адаптеры
Сетевые адаптеры из Китая, как правило, применяются для маломощных нагрузок. Трансформатор таких блоков питания рассчитан на 5…7 Вт потребляемой мощности.
Рисунок 4
Некоторые из таких устройств имеют регулятор выходного напряжения. Конструктивно такие блоки питания производятся в виде большой сетевой вилки с хвостом, оканчивающимся разъемом.
Всего комментариев: 0
Импульсный блок питания для микроконтроллера на ka1h0165r — Блоки питания (импульсные) — Источники питания
Какое-то время назад на балконе завалялись у меня парочка дешёвых китайских блоков питания для компьютера. Применить их для питания какого-либо компьютерного железа было страшновато, разобрать — не жалко, но применить — гораздо интереснее.
Прежде всего были демонтированы элементы дежурного питания блока, собраны отдельно на макетке, чтобы проверить работоспособность и определить их дальнейшую судьбу. Схема оказалась очень даже работоспособной, ka1h0165r — исправной, трансформатор — пригодным.
При этом из силовой части разодранного на составляющие блока был собран импульсный блок питания (2х35В) для усилителя на микросхеме-драйвере IR2153, а так же его брат-близнец, только на 12В.
В дальнейшем для блока питания на ka1h0165r в Sprint Layot я развёл печатную плату, она получилась довольно небольшая, с этим похоже вышел перебор, так как в «горячей» части расстояния между дорожками получились небольшими, но тем не менее, паразитных пробоев не случалось. Возможно отчасти это связано с тем, что плата после изготовления была сразу покрыта защитным лаком «Plastik».
Сначала я попробовал изготовить плату с помощью ЛУТ, но у меня в наличии был только принтер на работе, который оказался очень жадным до тонера, и ничего приличного в итоге не вышло.
Маска была изготовлена на струйном принтере, плата вытравлена в растворе хлорного железа, колбаса нарезана острым ножом
Немного о параметрах микросхемы ka1h0165r. Используется она в некоторых компьютерных блоках питания в импульсном преобразователе дежурного напряжения, её технические данные из даташита:
• Точная фиксированная частота преобразования (100кГц)
• Защита от перегрузки по напряжению (мин. 23В)
• Встроенная защита от перегрева
• Встроенный высоковольтный полевик
• Автоматический рестарт
Схема ИИП на KA1H0165R
Для блока используется трансформатор с маркировкой «WYEEL-19B», один из них в процессе пострадал и был изучен. Получившиеся данные его примерно такие:
Первичная обмотка — намотана в 2 слоя и содержит примерно 300 витков. Обмотка самопитания — 15 витков, вторичная на 5В — 5 витков.
Таким образом, грубо можно считать, что в данной схеме 1 виток соответствует 1 В.
Параметры для импульсного блока питания вышли очень даже неплохие (5В 2,5А), блок питания был проверен на нагрузке из 4 резисторов по 10 Ом. Учитывая их, можно было перемотать трансформатор, пересчитать обратную связь (на TL431), на нужное напряжение. Позднее я собрал такой же импульсный блок питания к усилителю для наушников (2х15В). Чертёж его платы так же в приложенном архиве.
печатная плата
Блок питания на 1h0165
Блок питания на 1h0165
Блок питания на 1h0165 сторона дорожек
АРХИВ:Скачать
Изготовления листового металла из нержавеющей стали Ge уполномочен проводить красочные модели 400V распределительное устройство на заводе шкафа электроавтоматики
Ge Уполномочен MLS LV распределительное устройство
Сертификация имя: Сертификации партнера компании GE Energy соединения промышленных решений
2.
Снимков, как указано ниже:
GE уполномочен MLS-V Распределительное устройство низкого напряжения
3. Описание продукта
GE уполномочен СВЗ — это Тип заводе встроенный модульный Распределительное устройство низкого напряжения в сборе(FBA), которая относится к системе распределения электропитания переменного тока с 50(60)Гц, номинальное напряжение GE уполномочен MLS-V модель кабинета принимают общие формы кабинета. Устройство имеет функции высокой нарушение способности, динамический температурную устойчивость, гибкие и удобные раствора комбинации, серии strong практичности, новые структуры и высокий уровень защиты, которые способствуют, сократить производственный цикл, повышение эффективности использования и сохранения ресурсов общества. Также он может быть использован в качестве обновления продукта низкое напряжение переключателя полного комплекта оборудования.
Структура характеристики
Структура части шкафа управления имеют форму с позолоченными контактами Al-Zn стальных листов и высокое качество холоднокатаной стали листы, которые соединены с помощью самонарезающих винтов в различных шкаф структуру и функции подразделений с монтажными отверстиями на модульный интервал E=25MM.
Внутри шкафа управления находится в блоке busbars spearated горизонтальный, вертикальный блок busbars(панели MCC), функции блока в моторном отсеке и исходящий контакт. Она соответствует требованиям IP2X. Конкретные положения отсеки см. На рисунке ниже:
В зависимости от целей шкафы, их структурные схемы можно классифицировать следующим образом:
A)ПК шкаф — входящие и центр питания
B)ККУ шкаф — центр управления электродвигателем
4. Модель объяснение
Свз—-Тип продукта(Модульный Распределительное устройство низкого напряжения системы)
———-Серийный №
5. Условия службы:
Температура окружающего воздуха не более чем до +40ºC И не ниже -5 °C И среднее значение, измеренное в течение 24h не должна превышать 35º C.
Состояние атмосферы: Чистым воздухом, относительная влажность не должна превышать 50% на Max. До +40ºC, но Более высокой относительной влажности воздуха может быть разрешено только при более низкой температуре, например, относительная влажность составляет 90% на +20ºC Меры безопасности должны быть осуществлены в соответствующие точки росы под давлением может носитель при случайном и зависит от температуры окружающей среды.
В распределительное устройство можно транспортировать и хранить при температуре от -25ºC И +55ºC И он может выдерживать +70ºC Только на короткое время (например, в течение 24 часов).
Высота над уровнем моря не превышает 2000m.
Уровень загрязнения окружающей среды: Распределительное устройство определяется В зависимости от уровня 3 ГБ7251.1
Если все компоненты выбраны не для удовлетворения указанных выше условий, пользователь должен проконсультироваться с производителем решений.
Если условия не согласуются с указанных выше условий, пользователь должен выдвинуть их производителю для консультации.
6. Основные приложения:
GE уполномочен MLS-V модель низкое напряжение переключателя фиксированных оборудование применяется в альтернативных текущей частотой 50/60 Гц, номинальный ток
7. Основные электрические характеристики:
Номинальное напряжение в | Главной цепи | |
Вспомогательная цепь | ||
Номинальное напряжение короткого замыкания в | Главной цепи | AC 690V |
Номинальная импульсный выдерживать напряжение (1.  2/50мкс)КВ | Главной цепи | 6, 8 |
Номинальный ток(IPX4) * | Главный шинной системы | (Свз двойной панели распределительного устройства) |
Вертикальный шинной системы | (С)(Plug-in типа) | |
Номинальная короткое время выдерживать ток ка/1 Второй | Главный шинной системы | 50, 65, 80, 100 |
Вертикальный шинной системы | 50, 65, 80, 90 | |
Номинальный пиковый нынешних ка/0, 1 секунды | Главный шинной системы | 105, 143, 176, 220 |
Вертикальный шинной системы | 105, 143, 176, 198 | |
*Если распределительное устройство соответствует требованиям IP55, номинальный ток главной шинной системы | ||
8. ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
(1) Что такое электрическая распределительное устройство
Электрические распределительное устройство является Ключевым компонентом в электрических систем питания и используется как для распределения электроэнергии и для выборочного Изолировать электрические нагрузки.
В распределительное устройство — это Устройство коммутации с подключением или отключением переключатели, предохранителей или выключателей, защиты и управления устройствами, которые могут быть использованы для изоляции электрические приборы в неисправное состояние или во время периода технического обслуживания, или для подключения одной и той же в нужной здоровых условий труда.
(2) необходимо для наблюдения за распределительное устройство в условиях
Да, потому что распределительное устройство распределяет электрического тока, нагрев становится одним из важных характерных для монитора. В частности, неожиданное повышение температуры в конкретном Месте могут указывать на наличие коррозии или другой тип дефекта. Температурные эффекты являются особенно заметно в среднее напряжение переключателя передач используется в распределительных сетей, где электрического тока может возрасти до нескольких тысяч ампер. Таким образом switchgears операций по поддержанию мира в надлежащем состоянии на протяжении своей долгой жизни становится одним из Важнейших вопросов.
(3)каковы основные причины вспышки дуги в промышленных распределительное устройство?
В числе основных причин вспышки дуги в промышленных распределительное устройство: Применение инструментов для запитывания распределительное устройство ухудшилось короткого замыкания на этапе шины баров и ослабленных
Электрические соединения, перегреться. Эти вещи можно предотвратить путем надлежащих мер безопасности и регулярное техническое обслуживание.
(4)Какое наименьшее напряжение, при котором arc мигает?
120 вольт в целом считается Наименьшее напряжение, при котором вспышки дуги. Напряжение промышленной распределительное устройство может превышать это значение напряжения на сотни тысяч
Раз.
(5)Какой металл в комплекте распределительное устройство?
Металл в комплекте распределительное устройство — Распределительное устройство в сборе, покрывающей все необходимое оборудование и устройства в отдельный металлический вертикальной структуры (т.
Е. Военно, PCC), однако они
Каждый металлический блок в салоне не отделены друг от друга на металлические барьеры. Это часто используется с оборудования низкого напряжения.
(6)Какой металл клад распределительное устройство?
Металлические клад распределительное устройство — Распределительное устройство в сборе, покрывающей все необходимое оборудование и устройства в одном доме металла, но отсеков в этой Ассамблее отделяется от
Один из другого металла. Когда металл клад распределительное устройство используется или когда MV распределительное устройство.
(7)Разница между металлом и замкнутых металлических клад распределительное устройство.
Металл в комплекте распределительное устройство: В сборе с отдельный металлический вертикальной секции
Металлические клад распределительное устройство: Собраны в одном металлические конструкции.
MES: Каждый отсек не отделять друг от друга с металлическими барьер.
Мкн: Каждый отсек не отделять друг от друга с металлическими барьер.
MES: Часто используемые в LV.
Мкн: Часто используемые в МВ. Когда MCS — говорит МВ распределительное устройство.
MES: Во всех автоматических выключателей и других устройств коммутации являются фиксированными типа.
Мкн: Все отбойные молотки withdrawable типа.
9. Инструкции по заказу
Пользователи должны предоставлять или указать следующую информацию:
A)Главная монтажная схема с одиночной линией
B) Вторичные схема
C) подробные технические характеристики и количество компонентов электрической системы
D) создание или спецификации основных шинной системы
E)схем ввоза/исходящих и технические характеристики кабеля
F) общий размер шкафы и плоскости механизма чертеж
G)размеры и потенциала шинной системы канал (мост)
H) если есть гармоническая волна источник (например, крупномасштабных выпрямительного оборудования), то при использовании принимают определенные предупредительные меры или переведите ее вперед, чтобы удовлетворить в рамках консультаций, за вычетом любого ущерба для распределения и потребления питания устройства происходит.
10. Распределительное устройство на заводе сборки линии
(1)распределительного устройства высокого напряжения линии в сборе
(2) автоматической Withdrawable Распределительное устройство низкого напряжения линии в сборе
11. В настоящее время Шэньчжэнь Rongdian Enterprise Co., Ltd участвовал во многих международных электричество распределительное устройство или оборудование Expo:
(1) на Ближнем Востоке (Дубай) электроснабжение Expo мне 2016, 2017
(2), Индонезии (Джакарта), питание и Возобновляемых источников энергии Expo 2016, 2017
(3) Пакистан международного производства электроэнергии и альтернативных источников энергии Expo 2016, 2017
12. Мы можем предоставить специализированные распределительное устройство электроснабжения продукты для наших клиентов в соответствии с требованиями заказчика.
Да, мы можем сделать, чтобы индивидуальные распределительное устройство.
Если у вас возникнут любые вопросы или требуется, свяжитесь с нами непосредственно
Импульсный источник питания SMPS Производитель, поставщик Китай
Чтобы идти в ногу с текущим рынком электроэнергии, компания Xinreal предоставила серию импульсных источников питания для облегчения повседневного использования людьми и для компаний, фактически, в качестве крупный производитель импульсных источников питания.
Xinreal также делает упор на свой целевой рынок в Китае, называемый импульсными источниками питания China. SMPS реализуется на основе высококачественного сырья и производственных процессов, чтобы контролировать каждый этап производственного процесса, что может гарантировать качество и устранить некоторые его недостатки.
Xinreal, как крупный производитель импульсных источников питания, тратит много средств на разработку этого продукта с целью получения огромной прибыли. Импульсный источник питания отличается ударопрочностью, энергоэффективностью, устойчивостью к коррозии и долговечностью. Это было широко принято большим количеством людей и групп. В отличие от других традиционных источников питания, импульсный источник питания также производится Xinreal, чтобы повысить его конкурентоспособность и ценность в этой области.
Для сравнения, производители источников питания SMPS могут изменять выходное напряжение и ток, изменяя идеализированные элементы хранения между различными силовыми частями.
Импульсные источники питания Китай признал свою прочную репутацию и огромный целевой рынок. Фактически, этих идеализированных частей не существует, поэтому импульсный источник питания не может достичь 100-процентной эффективности. Несмотря на это, он по-прежнему считается наиболее эффективным регулятором повышения эффективности по сравнению с линейным регулированием.Фактически, импульсный источник питания имеет меньший размер и вес трансформатора, с которым легко обращаться и манипулировать людьми. SMPS также может помочь людям легко получить выходное напряжение, и все напряжения доступны для людей. Но все же ограничивается напряжениями пробоя транзисторов в разных схемах. Что касается его коэффициента мощности, он показывает, что он имеет очень низкую или среднюю мощность, когда, наконец, всплеск тока на вершине синусоиды переменного тока.
Xinreal также осознает большие преимущества поставщика импульсных источников питания, поскольку это твердотельная система преобразования переменного тока в постоянный ток.
Больше внимания уделяется производителю импульсных блоков питания China, в связи с повышенным спросом на этот бренд. Эта система изменит входной ток на неограниченное постоянное напряжение и будет использовать широтно-импульсную модуляцию в соответствии с конфигурацией H-моста для высокочастотного трансформатора, который может реализовать эффективность передачи энергии и изменить ее в большей степени. На это следует обратить особое внимание, чтобы люди знали о влиянии этого импульсного источника питания.
Для производителя источников питания Dyna-power SMPS существуют некоторые блоки, которые включают более низкую стоимость эксплуатации, компактный дизайн, присущую низкую пульсацию, более высокий КПД полного диапазона, более высокий коэффициент мощности полного диапазона, а также возможности локальной и удаленной автоматизации и т. Д. .Эти блоки незаменимы для безупречного использования блока питания на современном рынке. Наши SMPS могут легко исключить некоторые барьеры и препятствия в процессе функций питания, стать контроллерами мощности, которые могут сказать вам, что не так, а что правильно, что может избежать некоторых негативных влияний на безопасность в этом процессе.
SMPS также может сэкономить много денег и времени с точки зрения технического обслуживания и решения основных проблем. На это следует обратить особое внимание многим энергетическим компаниям, которые хотят улучшить свои отличные услуги для всех компаний и потенциальное развитие.
Услуга производителя источников питания SMPS может быть более эффективной и снизит производственные затраты на этом предприятии. Детали китайского производителя источников питания SMPS могут использоваться почти 20 лет в зависимости от устройств и сложности конкретных условий.
Поставщик импульсного источника питания
SMPS будет передавать целевой ток или напряжение клиентов в соответствии с их потребностями и требованиями, что позволяет избежать предыдущих недостатков напряжения.Это устройство высокочастотного преобразования энергии и устройство источника питания могут помочь реализовать различные цели потребителей. Другие исследователи провели некоторые исследования этого вещества и его функций с разных точек зрения.
Эта компания также исследует безопасность напряжения, чтобы гарантировать его надежность и приемлемость, что может помочь этому предприятию привлечь больше клиентов и клиентов в этой конкурентной среде.
Полвека назад улучшенные транзисторы и импульсные регуляторы произвели революцию в дизайне компьютерных источников питания
Компьютерные блоки питания не вызывают особого уважения.
Как технический энтузиаст, вы, вероятно, знаете, какой микропроцессор установлен в вашем компьютере и сколько в нем физической памяти, но, скорее всего, вы ничего не знаете о блоке питания. Не расстраивайтесь — даже производители думают о проектировании источника питания в последнюю очередь.
Это позор, потому что потребовались значительные усилия для создания источников питания, используемых в персональных компьютерах, которые представляют собой огромное улучшение по сравнению со схемами, питавшими другие виды бытовой электроники примерно до конца 1970-х годов.
Этот прорыв стал результатом огромных успехов, достигнутых в полупроводниковой технологии полвека назад, в частности, усовершенствований в коммутирующих транзисторах и инноваций в ИС. И тем не менее, эта революция остается совершенно непризнанной широкой публикой и даже многими людьми, знакомыми с историей микрокомпьютеров.
Однако в источниках питания не обошлось и без ярых чемпионов, в том числе и один, который может вас удивить: Стив Джобс. По словам его авторизованного биографа Уолтера Айзексона, Джобс сильно переживал по поводу источника питания новаторского персонального компьютера Apple II и его дизайнера Рода Холта.Утверждение Джобса, как сообщает Исааксон, звучит так:
Вместо обычного линейного источника питания Холт построил тот, который используется в осциллографах. Он включал и выключал питание не шестьдесят раз в секунду, а тысячи раз; это позволило ему сохранять энергию в течение гораздо меньшего времени и, следовательно, отбрасывать меньше тепла.«Этот импульсный источник питания был столь же революционным, как и материнская плата Apple II, — сказал позже Джобс. — Род не получил за это большого признания в учебниках истории, но он должен это сделать.Каждый компьютер теперь использует импульсные блоки питания, и все они копируют дизайн Рода Холта ».
«Этот импульсный источник питания был столь же революционным, как и материнская плата Apple II, — сказал позже Джобс. — Род не получил за это большого признания в учебниках истории, но он должен это сделать.Каждый компьютер теперь использует импульсные блоки питания, и все они копируют дизайн Рода Холта ».Заявление Джобса является серьезным, и оно меня не устраивало, поэтому я провел небольшое расследование. Я обнаружил, что, хотя импульсные источники питания были революционными, революция произошла между концом 1960-х и серединой 1970-х годов, когда импульсные источники питания пришли на смену простым, но неэффективным линейным источникам питания. Apple II, представленный в 1977 году, выиграл от этой революции, но не спровоцировал ее.
Это исправление версии событий Джобса — гораздо больше, чем просто инженерная мелочь. Сегодня импульсные источники питания являются повсеместной опорой, которую мы используем ежедневно для зарядки наших смартфонов, планшетов, ноутбуков, фотоаппаратов и даже некоторых наших автомобилей.
Они приводят в действие часы, радио, домашние усилители звука и другую мелкую бытовую технику. Инженеры, которые действительно спровоцировали эту революцию, заслуживают признания. И это тоже довольно хорошая история.
Блок питания в настольном компьютере, таком как Apple II, преобразует сетевое напряжение переменного тока в постоянный, обеспечивая стабильные напряжения для питания системы.Источники питания могут быть построены разными способами, но наиболее распространены линейная и переключающая конструкции.
Типичный линейный источник питания использует громоздкий трансформатор для преобразования переменного тока относительно высокого напряжения из линий электропередачи в переменный ток низкого напряжения, который затем преобразуется в постоянный ток низкого напряжения с помощью диодов, обычно четыре из которых подключены в классической мостовой конфигурации. Большие электролитические конденсаторы используются для сглаживания выхода диодного моста.
В компьютерных источниках питания используется схема, называемая линейным регулятором, которая снижает напряжение постоянного тока до желаемого уровня и удерживает его на нем даже при изменении нагрузки.
Линейные блоки питания почти несложно спроектировать и построить.И они используют недорогие низковольтные полупроводники. Но у них есть два основных недостатка. Один из них — это большие конденсаторы и здоровенный трансформатор, которые невозможно упаковать в такие маленькие, легкие и удобные устройства, как зарядные устройства, которые мы все сейчас используем со своими смартфонами и планшетами. Другой — линейный стабилизатор, схема на основе транзистора, которая превращает избыточное постоянное напряжение — все, что выше установленного выходного напряжения — в отходящее тепло. Таким образом, такие блоки питания обычно расходуют больше половины потребляемой энергии.И им часто требуются большие металлические радиаторы или вентиляторы, чтобы избавиться от всего этого тепла.
Импульсный источник питания работает по другому принципу: в типичном импульсном источнике питания вход переменного тока преобразуется в высоковольтный постоянный ток, который включается и выключается десятки тысяч раз в секунду.
Используемые высокие частоты позволяют использовать гораздо меньшие и легкие трансформаторы и конденсаторы меньшего размера. Специальная схема точно рассчитывает время переключения для управления выходным напряжением.Поскольку им не нужны линейные регуляторы, такие источники питания тратят мало энергии: они обычно имеют КПД от 80 до 90 процентов и, следовательно, выделяют гораздо меньше тепла.
Однако импульсный источник питания значительно сложнее, чем линейный источник питания, и поэтому его труднее спроектировать. Кроме того, он предъявляет гораздо более высокие требования к компонентам, требуя высоковольтных силовых транзисторов, которые могут эффективно включаться и выключаться на высокой скорости.
В качестве примечания я должен упомянуть, что в некоторых компьютерах использовались блоки питания, которые не являются ни линейными, ни переключаемыми.Один грубый, но эффективный метод заключался в том, чтобы отключить двигатель от сети и использовать этот двигатель для управления генератором, который создает желаемое выходное напряжение.
Мотор-генераторы использовались на протяжении десятилетий, по крайней мере, еще с перфокарт IBM 1930-х годов и вплоть до 1970-х годов для таких вещей, как суперкомпьютеры Cray.
Другой вариант, популярный с 1950-х по 1980-е годы, заключался в использовании феррорезонансных трансформаторов — специального типа трансформатора, который обеспечивает постоянное выходное напряжение.Кроме того, насыщаемый реактор, управляемый индуктор, использовался для регулирования питания ламповых компьютеров в 1950-х годах. Он снова появился [PDF] как «магнитный усилитель» в некоторых современных источниках питания для ПК, обеспечивая дополнительное регулирование, но в конце концов эти странные подходы в значительной степени уступили место импульсным источникам питания.
Принципы, лежащие в основе импульсного источника питания , были известны инженерам-электрикам с 1930-х годов, но эта технология нашла ограниченное применение в эпоху электронных ламп.В некоторых источниках питания того времени использовались специальные ртутьсодержащие лампы, называемые тиратронами, которые можно было считать примитивными низкочастотными импульсными регуляторами.
Примеры включают в себя источник питания телетайпа REC-30 1940-х годов и источник питания, используемый в компьютере IBM 704 с 1954 года. Однако с появлением силовых транзисторов в 1950-х годах импульсные источники питания быстро улучшились. Pioneer Magnetics начала производство импульсных источников питания в 1958 году. Компания General Electric опубликовала ранний проект транзисторного импульсного источника питания в 1959 году.
На протяжении 1960-х годов НАСА и аэрокосмическая промышленность обеспечивали главную движущую силу разработки импульсных источников питания, поскольку для аэрокосмических приложений преимущества небольшого размера и высокой эффективности перевешивали высокую стоимость. Например, в 1962 году спутник Telstar (первый спутник для передачи телевизионных изображений) и ракета Minuteman использовали импульсные источники питания. По прошествии десятилетия затраты снизились, и переключение источников питания превратилось в вещи, продаваемые населению.Например, в 1966 году компания Tektronix использовала импульсный источник питания в портативном осциллографе, позволяя ему работать от сети или батарей.
Эта тенденция усилилась, когда производители блоков питания начали продавать коммутационные блоки другим компаниям. В 1967 году RO Associates представила первый импульсный источник питания на 20 килогерц, который, по ее утверждению, был первым коммерчески успешным примером импульсного источника питания. Компания Nippon Electronic Memory Industry Co. начала разработку стандартизированных импульсных источников питания в Японии в 1970 году.К 1972 году большинство производителей блоков питания продавали коммутационные блоки или собирались их предложить.
Примерно в это же время компьютерная промышленность начала использовать импульсные блоки питания. Ранние примеры включают миникомпьютер Digital Equipment PDP-11/20 в 1969 году и миникомпьютер Hewlett-Packard 2100A в 1971 году. В отраслевой публикации 1971 года говорилось, что компании, использующие импульсные регуляторы, «читаются как« Кто есть кто »в компьютерной индустрии: IBM, Honeywell, Univac , DEC, Берроуз и RCA, и это лишь некоторые из них.
«В 1974 году миникомпьютеры, использующие импульсные блоки питания, включали Nova 2/4 от Data General, 960B от Texas Instruments и системы от Interdata. В 1975 году импульсные блоки питания использовались в терминале дисплея HP2640A, подобном пишущей машинке IBM Selectric Composer и Портативный компьютер IBM 5100. К 1976 году компания Data General использовала коммутирующие блоки питания в половине своих систем, а HP использовала их для небольших систем, таких как настольный компьютер 9825A и калькулятор 9815A. к 1973 г.
Импульсные источники питания широко освещались в журналах по электронике той эпохи, как в рекламе, так и в статьях. Еще в 1964 году компания Electronic Design рекомендовала импульсные источники питания для повышения эффективности. На обложке журнала Electronics World от октября 1971 г. был представлен импульсный источник питания на 500 Вт и статья под названием «Источник питания импульсного регулятора». компьютеры, хотя в нем упоминалось, что некоторые компании все еще были настроены скептически.
В 1976 году на обложке Electronic Design было объявлено: «Внезапно переключиться стало проще» с описанием новых микросхем импульсного контроллера питания. Electronics опубликовала длинную статью на эту тему; Powertec разместила двухстраничную рекламу преимуществ его импульсные источники питания с крылатой фразой: «Большой переход на переключатели»; и Byte анонсировали импульсные блоки питания для микрокомпьютеров от компании Boschert.
Роберт Бошерт, который бросил свою работу и в 1970 году начал собирать блоки питания на своем кухонном столе, был ключевым разработчиком этой технологии.Он сосредоточился на упрощении этих конструкций, чтобы сделать их конкурентоспособными по стоимости с линейными источниками питания, и к 1974 году он начал массовое производство недорогих источников питания для принтеров, за которыми в 1976 году последовал недорогой импульсный источник питания мощностью 80 Вт. К 1977 году компания Boschert Inc. выросла до 650 человек. Она производила блоки питания для спутников и истребителей Grumman F-14, а позже производила блоки питания для компьютеров для таких компаний, как HP и Sun.
Внедрение высоковольтных, быстродействующих транзисторов по низкой цене в конце 1960-х — начале 1970-х годов такими компаниями, как Solid State Products Inc.(SSPI), Siemens Edison Swan (SES) и Motorola, среди прочих, помогли продвинуть импульсные блоки питания в массовое производство. Более быстрая скорость переключения транзисторов повышает эффективность, поскольку тепло рассеивается в таком транзисторе в основном при переключении между включенным и выключенным состояниями, и чем быстрее устройство может совершить этот переход, тем меньше энергии оно будет тратить.
Скорость транзисторов в то время росла не по дням, а по часам. Действительно, технология транзисторов развивалась так быстро, что редакторы Electronics World заявили в 1971 году, что блок питания мощностью 500 Вт, изображенный на его крышке, не мог быть построен с транзисторами, доступными всего 18 месяцев назад.
Еще одно заметное достижение произошло в 1976 году, когда Роберт Маммано, соучредитель Silicon General Semiconductors, представил первую ИС для управления импульсным источником питания, разработанную для электронного телетайпа. Его микросхема контроллера SG1524 резко упростила конструкцию этих расходных материалов и снизила затраты, что вызвало всплеск продаж.
К 1974 году, плюс-минус год или два, любому, кто хоть немного разбирался в электронной промышленности, стало ясно, что происходит настоящая революция в проектировании источников питания.
Лидеры и последователи: Стив Джобс демонстрирует персональный компьютер Apple II в 1981 году. Впервые представленный в 1977 году, Apple II извлек выгоду из повсеместного перехода от громоздких линейных источников питания к компактным и эффективным коммутационным конструкциям. Но Apple II не спровоцировал этот переход, как позже утверждал Джобс. .png)
..»> Фото: Тед Тай / Коллекция изображений LIFE / Getty Images
Персональный компьютер Apple II был представлен в 1977 году. Одной из его особенностей был компактный безвентиляторный импульсный источник питания [PDF], который обеспечивал мощность 38 Вт при 5, 12, –5 и –12 вольт.Он использовал простую конструкцию Холта, своего рода импульсный источник питания, известный как автономная топология обратноходового преобразователя. Джобс утверждал, что теперь каждый компьютер копирует революционный дизайн Холта. Но был ли этот дизайн действительно революционным в 1977 году? И копировал ли его любой другой производитель компьютеров?
Нет и нет. Подобные автономные обратноходовые преобразователи продавались в то время Boschert и другими компаниями. Холт получил патент на несколько особенностей своего источника питания, но эти особенности так и не получили широкого распространения.А создание схемы управления из дискретных компонентов, как это было сделано для Apple II, оказалось технологическим тупиком.
Будущее импульсных источников питания принадлежало специализированным микросхемам контроллеров.
Если и есть один микрокомпьютер, который оказал длительное влияние на конструкцию источников питания, то это был персональный компьютер IBM, выпущенный в 1981 году. К тому времени, всего через четыре года после Apple II, технология источников питания сильно изменилась. Хотя оба этих первых персональных компьютера использовали автономные источники питания с обратным ходом и несколькими выходами, это почти все, что у них было общего.Их схемы привода, управления, обратной связи и регулирования были разными. Несмотря на то, что в блоке питания IBM PC использовался контроллер IC, он содержал примерно в два раза больше компонентов, чем блок питания Apple II. Эти дополнительные компоненты обеспечивали дополнительную регулировку на выходах и сигнал «power good», когда все четыре напряжения были правильными.
В 1984 году IBM выпустила значительно обновленную версию своего персонального компьютера под названием IBM Personal Computer AT.
В его блоке питания использовалось множество новых схемотехнических решений, полностью отказавшихся от прежней обратноходовой топологии.Он быстро стал стандартом де-факто и оставался таковым до 1995 года, когда Intel представила спецификацию форм-фактора ATX, которая, среди прочего, определяла блок питания ATX, который до сих пор является стандартом.
Несмотря на появление стандарта ATX, компьютерные системы питания стали более сложными в 1995 году с появлением Pentium Pro, микропроцессора, который требовал более низкого напряжения при более высоком токе, чем источник питания ATX мог обеспечить напрямую. Для обеспечения этого питания Intel представила модуль регулятора напряжения (VRM) — импульсный стабилизатор постоянного тока, установленный рядом с процессором.Он снизил 5 В от источника питания до 3 В, используемых процессором. Графические карты, используемые во многих компьютерах, также содержат VRM для питания высокопроизводительных графических чипов, которые они содержат.
В наши дни быстрому процессору может потребоваться до 130 Вт от VRM — намного больше, чем полватта мощности, используемой процессором Apple II 6502. Действительно, один только современный процессорный чип может потреблять более чем в три раза мощность, потребляемую всем компьютером Apple II.
Растущее энергопотребление компьютеров стало причиной беспокойства об окружающей среде, что привело к появлению инициатив и нормативных актов, направленных на повышение эффективности источников питания.В Соединенных Штатах государственная сертификация Energy Star и отраслевые сертификаты 80 Plus подтолкнули производителей к производству более «зеленых» источников питания. Они смогли сделать это, используя различные методы: более эффективное резервное питание, более эффективный запуск схемы, резонансные схемы, которые уменьшают потери мощности в переключающих транзисторах, и схемы «активного зажима», которые заменяют переключающие диоды более эффективными транзисторными схемами. Усовершенствования в технологии силовых MOSFET-транзисторов и высоковольтных кремниевых выпрямителей за последнее десятилетие также привели к повышению эффективности.
Технология импульсных источников питания продолжает развиваться и в других направлениях. Сегодня вместо аналоговых схем во многих источниках питания используются цифровые микросхемы и программные алгоритмы для управления своими выходами. Проектирование контроллера источника питания становится вопросом программирования не меньше, чем проектирования аппаратного обеспечения. Цифровое управление питанием позволяет источникам питания обмениваться данными с остальной системой для повышения эффективности и ведения журнала. Хотя сейчас эти цифровые технологии в основном предназначены для серверов, они начинают влиять на дизайн настольных компьютеров.
Трудно увязать эту историю с утверждением Джобса о том, что Холт должен быть более известен или что «Род не заслуживает большого признания в учебниках истории, но он должен». не стал известен за пределами крошечного сообщества. В 2009 году редакторы журнала Electronic Design приветствовали Бошерта в своем Зале инженерной славы.
В 2005 году Роберт Маммано получил награду за заслуги перед редакцией журнала Power Electronics Technology .В 2008 году Руди Севернс получил еще одну награду за достижения в своей жизни за свои инновации в области импульсных источников питания. Но ни одно из этих светильников в дизайне блоков питания не пользуется популярностью в Википедии.
Часто повторяемое утверждение Джобса о том, что Холта не уделяли должного внимания, привело к тому, что работа Холта была описана в десятках популярных статей и книг об Apple, от «Мести ботаников» Пола Чиотти, появившейся в журнале California в 1982 году до бестселлера Айзексона. Биография Джобса в 2011 году.По иронии судьбы, хотя его работа над Apple II никоим образом не была революционной, Род Холт, вероятно, стал самым известным дизайнером блоков питания за всю историю.
Эта статья опубликована в выпуске за август 2019 года как «Тихая переделка компьютерных блоков питания?».
Принципиальная схема импульсного источника питания — принцип работы
Детальная принципиальная схема импульсного блока питания
2019-12-26 18:05:13
Считаю, что многие читатели не знают, что такое импульсный источник питания, импульсный источник питания в основном используется в управлении промышленной автоматикой, военном промышленном оборудовании, промышленном контрольном оборудовании, коммуникационном оборудовании, силовом оборудовании, научно-исследовательском оборудовании, светодиодном освещении, ЖК-дисплее, светодиодных лампах и фонари, оборудование связи и т.
д. могут быть использованы, это использование современной силовой электронной технологии, соотношение времени открытия и отключения контрольной трубки переключателя, чтобы поддерживать выходное напряжение источника питания.В настоящее время на рынке широко используется импульсный источник питания, который отличается небольшими размерами, малым весом и высоким КПД. Он внес большой вклад в быстрое развитие индустрии электронной информации. Сегодня мы рассмотрим принцип работы импульсного блока питания, познакомимся с принципиальной схемой импульсного блока питания.
Не знаю, если вы незнакомы или знакомы с переключением источника питания, импульсный источник питания в основном используется в управлении промышленной автоматикой, оборудовании военной промышленности, оборудовании промышленного управления, коммуникационном оборудовании, силовом оборудовании, военном оборудовании, научно-исследовательском оборудовании, светодиодном освещении, ЖК, светодиодные лампы и фонари, коммуникационное оборудование и другие области, это использование современных силовых электронных технологий, контрольная трубка переключателя
соотношение времени открытия и закрытия, чтобы поддерживать выходное напряжение источника питания.
В настоящее время на рынке широко используется импульсный источник питания, который отличается небольшими размерами, малым весом и высоким КПД. Он внес большой вклад в быстрое развитие электронного
информационная индустрия. Сегодня мы рассмотрим принцип действия импульсного блока питания, принципиальную схему импульсного блока питания
.Принципиальная схема импульсного блока питания — принцип работы
Чтобы понять, как выглядит принципиальная схема импульсного блока питания, давайте сначала посмотрим, как работает импульсный блок питания.На самом деле, процесс переключения источника питания очень прост для понимания, в линейном источнике питания пусть силовой транзистор работает в линейном режиме, принцип импульсного источника питания и линейного источника питания отличается, это позволяет силовой транзистор для работы во включенном и выключенном состоянии. Наиболее эффективный процесс переключения питания реализуется прерывателем.
Продолжительность включения импульса регулируется контроллером импульсного блока питания. Вообще говоря, есть два режима работы импульсного источника питания, а именно преобразование положительного возбуждения и преобразование повышения.Каждый из них имеет свои преимущества при использовании в определенных ситуациях.
Схема коммутационной мощности — режим работы
Посмотрим, как работает принципиальная схема импульсного блока питания. Это использование электронных коммутационных устройств через цепь управления, чтобы коммутационные устройства могли бесперебойно включать и выключать работу. Электронное переключающее устройство может подавать импульсное входное напряжение, чтобы реализовать преобразование напряжения и получить выходное напряжение и стабильное напряжение.Вообще говоря, импульсный источник питания имеет три рабочих режима: режим с переменной частотой и шириной импульса, режим с фиксированной частотой и шириной импульса, режим с фиксированной частотой и режим с переменной шириной импульса.
Выходное напряжение импульсного источника питания также имеет три рабочих режима, включая режим среднего выходного напряжения, режим прямого выходного напряжения и режим амплитудного выходного напряжения.
Принципиальная схема импульсного источника питания — основные компоненты
Посмотрим, как совмещена принципиальная схема импульсного блока питания.Импульсный источник питания состоит из главной цепи, цепи обнаружения, вспомогательной цепи и цепи управления.
1. Основная цепь: основная функция ограничения импульсного тока заключается в ограничении мгновенного входного тока источника питания. Функция входного фильтра заключается в том, чтобы отфильтровывать помехи, которые существуют в электросети, и предотвращать обратное попадание помех, создаваемых машиной, в электросеть.
2. Схема обнаружения: ее функция заключается в обеспечении защиты различных параметров и данных каждого прибора при работе схемы;
3.
Вспомогательная цепь: он может осуществлять удаленный запуск программного обеспечения источника питания, может подавать питание на схему обнаружения и схему управления и обеспечивать нормальную работу импульсного источника питания;
4. Цепь управления: ее функция заключается в управлении инвертором, изменении частоты или ширины импульса, обеспечении цепи управления и принятии различных мер защиты для источника питания.
Импульсная силовая цепь — методика выбора
Знание принципиальной схемы импульсного блока питания нам поможет при выборе импульсного блока питания.На что следует обратить внимание при выборе импульсного блока питания?
1. Во-первых, необходимо выбрать подходящую спецификацию входного напряжения, чтобы обеспечить безопасность использования;
2. Чтобы выбрать правильную мощность, выберите машину с выходной мощностью на 30% больше, срок службы импульсного источника питания может быть увеличен
скважина;
3.
При выборе следует учитывать характеристики нагрузки и учитывать разные методы работы для разных характеристик нагрузки;
4.При использовании импульсного источника питания следует также учитывать температуру рабочей среды источника питания и учитывать, требуется ли дополнительное охлаждающее оборудование
Китай Индивидуальные макеты схем импульсных источников питания Производители, поставщики, фабрика — Сделано в Китае
Описание
SMPS, импульсный источник питания — очень эффективный преобразователь мощности, его теоретическое значение близко к 100%, разнообразие.По топологической структуре Boost, Buck, Boost-Buck, Charge-pump и т. Д. Переключите режим управления, PWM, PFM; По типу переключателя бывают BJT, FET, IGBT и так далее. В этом обсуждении основное внимание уделяется ШИМ-контролю типов Buck и Boost, обычно используемых в управлении питанием карт данных.
8 ключевых точек компоновки печатной платы для импульсного источника питания:
1) конденсатор байпасного керамического конденсатора не должен быть слишком большим, а его паразитная последовательная индукция должна быть как можно меньше.
Параллельное соединение нескольких конденсаторов может улучшить характеристики импеданса конденсаторов;
2) паразитная шунтирующая емкость индуктивности должна быть как можно меньше, а расстояние между контактными площадками индуктивности должно быть как можно большим;
3) избегайте прокладки силовой или сигнальной проводки на формации;
4) площадь высокочастотного шлейфа должна быть минимизирована;
5) размещение скважины не должно нарушать путь высокочастотного тока на пласт;
6) Для одной и той же цепи на системной плате требуются разные уровни подключения.Уровни подключения одной и той же цепи подключаются к слоям подключения питания через единую точку;
7) контур цепи управления от управляющей микросхемы до верхнего конца и нижнего конца полевого транзистора должен быть как можно короче;
8) компоненты силовой цепи и цепи управляющего сигнала импульсного источника питания должны быть подключены к соединительным слоям одного и того же второстепенного.
Эти два пласта обычно связаны единой точкой.
Наша служба
1.Универсальный сервис, охватывающий проектирование оборудования + программное обеспечение + макет печатной платы + сборка печатной платы + обслуживание корпуса
для клиентов.
2. Более чем 10-летний опыт производства печатных плат, печатных плат в автоматическом, медицинском, промышленном управлении, безопасности, коммуникациях и источниках питания. Мы помогаем нашим клиентам справиться с трудностями в производстве и снижении затрат за счет закупок из Китая.
3. Мы обеспечиваем получение полной спецификации для всех видов электроники. детали, разъемы, пластиковая форма и кабель и т. д.
У нас самая профессиональная команда поставщиков компонентов и конкурентоспособные каналы поставок с гарантией качества.
4. Мгновенная обратная связь и короткие сроки поставки. Мы предоставляем круглосуточное онлайн-обслуживание для клиентов со всего мира. Мы указываем спецификацию в течение 24 часов, а прототип печатной платы — за 5 дней.
5. Допускаются как прототип, так и серийное производство. Ограничений по минимальному количеству заказа нет.
6. Перед доставкой мы тестируем как печатную плату, так и ключевые компоненты. Наша гарантия составляет 12 месяцев на все платы и продукцию.
7. Мы предоставляем кредит нашим клиентам, которые долгое время сотрудничают.
Обзор источников питания для не инженеров
Не все из нас инженеры, но почти все из нас нуждаются в источниках питания. Источники питания обеспечивают и адаптируют питание в той форме, которая нам нужна для различных задач. В нашем современном мире блоки питания необходимы для очень многих вещей, но большинство людей ассоциируют блоки питания со своими ноутбуками или настольными компьютерами. Без правильного источника питания ваш компьютер был бы не чем иным, как огромным пресс-папье.
Наша зависимость от электроэнергии подтверждается тем фактом, что с 1974 года мир постоянно производит больше энергии, за одним исключением.
Электрическая энергия, безусловно, полезна, но ее необходимо использовать с помощью источника питания. В этой статье мы рассмотрим основы источников питания, которые вам необходимы, чтобы понять, что такое источник питания, как он работает и какие различные типы вы найдете сегодня на рынке.
Что такое блок питания?
Даже если вы точно не знаете, что такое блок питания, есть вероятность, что вы полагаетесь на блоки питания каждый день для выполнения основных задач, таких как зарядка мобильного телефона, запуск компьютера или воспроизведение музыки на стереосистеме.Блок питания, также иногда называемый блоком питания, модулем блока питания, адаптером питания или блоком питания, является источником, который обеспечивает компоненты электроэнергией того типа, который им необходим для работы.
Обычно эта задача включает преобразование энергии из одной формы в более удобную для компонента, на который подается питание. Это может выглядеть как преобразование одного типа электроэнергии, например переменного тока (AC), в другой, например постоянный ток (DC).
Это также может выглядеть как преобразование совершенно другой формы энергии, такой как солнечная или механическая, в электрическую, хотя мы не собираемся сосредотачиваться на этом типе преобразователя в этой статье.
часто встраиваются прямо в компоненты, для которых они работают, поэтому вы можете даже не осознавать, что, когда вы подключаете что-то к розетке в стене, адаптер питания будет работать, преобразуя энергию в надлежащую форму. Не все формы энергии одинаковы. Для правильного включения и работы компоненты должны использовать электрическую энергию определенного напряжения, частоты и тока.
Как работают блоки питания
Теперь, когда вы понимаете, что такое блок питания, вам может быть интересно, как это устройство работает.Ответ действительно зависит от типа блока питания. Как мы увидим в оставшейся части статьи, существует множество различных базовых типов блоков питания и различных функций, которые определяют способ работы блока питания.
Чтобы понять основы работы схемы блока питания, давайте поговорим об основных компонентах, из которых состоит блок питания. Если вы посмотрите на блок-схему блока питания, вы, вероятно, увидите следующие части:
- Трансформатор: Трансформатор состоит из катушек, намотанных вокруг сердечника.Трансформатор генерирует магнитное поле, тем самым создавая энергию между катушками. Эффект состоит в том, что трансформатор может увеличивать или уменьшать электрический ток.
- Выпрямитель: Выпрямитель — важный компонент в источниках питания переменного / постоянного тока. Он позволяет току течь из него только в одном направлении, поэтому, когда поступает переменный ток, выпрямитель преобразует его в постоянный ток. Подробнее о разнице переменного и постоянного тока мы поговорим ниже.
- Фильтр: Фильтры бывают двух основных типов — конденсаторные входы и входы дросселя.В любом случае перед фильтром стоит важная задача. Постоянный ток от выпрямителя будет иметь рябь. Задача фильтра — сгладить эту рябь. Это также увеличивает среднее выходное напряжение или ток.
Постоянный ток от выпрямителя будет иметь рябь. Задача фильтра — сгладить эту рябь. Это также увеличивает среднее выходное напряжение или ток.Эти компоненты работают вместе, чтобы подавать питание на компонент, которому требуется питание, также называемый нагрузкой. Источники питания не просто обеспечивают питание — они обеспечивают его в той форме, которая необходима для правильной работы нагрузки.
Различные типы источников питания
Если вам интересно, что такое источник питания переменного или постоянного тока, или у вас есть другие вопросы, относящиеся к конкретным типам источников питания, мы собираемся ответить на них здесь.Теперь, когда мы потратили некоторое время, чтобы понять основы того, как работают блоки питания, давайте рассмотрим несколько различных типов блоков питания, их приложения и принципы работы.
1. Электропитание переменного и постоянного тока
Во-первых, давайте поговорим о разнице в мощности переменного (AC) и постоянного (DC) тока и о том, что такое преобразователь мощности AC / DC.
Основное различие между переменным и постоянным током связано с направлением потока электронов. В случае питания переменного тока электрический ток течет вперед и назад из-за колеблющегося напряжения.Вот почему ток называют переменным. На схеме показано, что переменный ток выглядит как волна. С другой стороны, мощность постоянного тока течет вперед в одном направлении при неизменном постоянном напряжении, поэтому она выглядит как прямая линия.
переменного тока более эффективно для передачи электроэнергии на большие расстояния, поэтому в большинстве домов есть источник переменного тока. Когда вы подключаете что-либо к электрической розетке дома, вы подключаетесь к источнику переменного тока, который был преобразован в более низкое напряжение после подачи высокого напряжения.Электропитание переменного тока — это то, что вам нужно для многих бытовых приборов, например для лампы. Однако компьютерам, сотовым телефонам, другой электронике и любым устройствам, работающим от батареи, обычно требуется питание постоянного тока.
Итак, как, например, ваш компьютер получает необходимое питание постоянного тока? В подобных устройствах используется адаптер переменного / постоянного тока для преобразования переменного тока из электрической розетки в постоянный ток, необходимый для работы электроники. На большинстве компьютерных зарядных шнуров адаптер питания часто находится посередине и выглядит как кирпич.
Хотя ответ на вопрос о преобразовании энергии может показаться простым, сам процесс довольно сложен. Мы не будем здесь подробно останавливаться на том, как работает источник питания переменного / постоянного тока, но полезно знать, что преобразователи переменного / постоянного тока используют катушки индуктивности и конденсаторы для удержания электрических токов и их правильной интеграции. Конечным результатом является переменный ток, который превращается в постоянный ток.
2. Линейный и импульсный источник питания
Еще одно различие, которое мы можем сделать, когда дело доходит до источников питания, — это линейное и линейное питание.
переключение. Оба типа блоков питания обеспечивают питание постоянного тока, но они по-разному преобразуют мощность переменного тока.
Линейный источник питания работает с использованием трансформатора для регулировки напряжения переменного тока перед подачей его на схему регулятора. Импульсный источник питания, также называемый импульсным источником питания, не использует трансформатор. Вместо этого он работает путем прямого преобразования мощности сети переменного тока в напряжение постоянного тока, а затем преобразует это исходное напряжение постоянного тока в сигнал переменного тока более высокой частоты.Затем схема регулятора вырабатывает соответствующие напряжение и ток.
Эти два типа источников питания переменного / постоянного тока не только работают по-разному, но и выглядят по-разному. Линейные блоки питания имеют тенденцию быть более громоздкими, в то время как импульсные блоки питания намного меньше и легче. Эта компактность делает импульсные источники питания лучшими для портативного оборудования, но импульсные источники питания также имеют недостаток — они создают высокочастотный шум, который может вызвать проблемы для чувствительных аналоговых схем.
Когда вы запитываете чувствительную электронику, лучше подходят линейные источники питания.
3. Регулируемый и нерегулируемый источник питания
Еще пара терминов, которые вы можете услышать, — это регулируемый линейный источник питания и нерегулируемый линейный источник питания. Стабилизированный источник питания предназначен для поддержания определенного выходного напряжения, независимо от тока, который переходит в преобразователь мощности. Другими словами, вы можете рассчитывать на стабилизированный источник питания, обеспечивающий постоянное напряжение.В некоторых случаях в регулируемый источник питания может быть встроено несколько различных регуляторов, поэтому вы можете выбрать один из нескольких вариантов напряжения.
Нерегулируемый источник питания, также называемый мощностью грубой силы, не имеет регулятора для поддержания постоянного выходного напряжения, поэтому выходное напряжение напрямую отражает входное напряжение. Колебания нерегулируемого выходного напряжения, по сути, являются электрическим шумом.
Эти колебания иногда называют «пульсациями напряжения». Чтобы помочь регулировать нерегулируемый источник питания, вы можете добавить конденсатор фильтра.
Хотя может показаться, что регулируемый источник питания лучше нерегулируемого, это не всегда так. Нерегулируемые источники питания могут по-прежнему хорошо работать в качестве источника питания, если они используются для питания правильных нагрузок. Они стоят меньше, поэтому некоторые люди могут предпочесть их регулируемым вариантам. Для питания чувствительной электроники или других компонентов, которым требуется идеально постоянное напряжение, также называемое «чистым» источником питания, лучше всего подходит стабилизированный источник питания.
4.Трехфазное и однофазное питание
Как работает трехфазный блок питания? Что означают фазы в контексте источника питания? Трехфазное питание — это тип силовой цепи переменного тока, в которой используются три провода, также называемые проводниками.
Каждый проводник несет переменный ток, и весь этот ток имеет одинаковую частоту и напряжение на всех трех проводниках. Однако в любой момент времени каждый проводник будет в разных точках фазы.
Помните, что переменный ток выглядит как волна.Таким образом, трехфазный ток выглядит как три волны, которые поднимаются и спадают в разное время. Точнее, все циклы проводников отстоят друг от друга на треть. Таким образом, в любой момент времени один проводник достигает своего пика, один идет вниз, а другой — вверх. В результате получается постоянный источник питания, идеально подходящий для сбалансированной линейной нагрузки. Трехфазное питание лучше всего подходит для промышленных объектов с высокими требованиями к мощности, поскольку оно обеспечивает значительно большую мощность, чем однофазная система.
Однофазное питание также является разновидностью силовой цепи переменного тока, но в нем используются только два провода. Обычно один из этих двух проводов является проводом питания, а другой — нейтральным проводом.
Электрический ток течет от провода питания к нейтральному проводу. Однофазное электропитание — это наиболее распространенный тип электропитания, который есть у людей в своих домах. Стандартная система в США — это однофазная система питания с одним проводом питания 120 В и одним нейтральным проводом. Результирующий ток составляет 120 В.
Полезные функции источника питания
До сих пор мы сосредоточились на контрастных типах блоков питания.Есть также некоторые полезные функции, которые предлагают некоторые блоки питания. Вот несколько полезных функций, которые вы можете увидеть в некоторых современных блоках питания:
1. Бесперебойный
Бесперебойное питание — это хорошо, и это так, но что такое источник бесперебойного питания? Источник бесперебойного питания (ИБП) может обнаруживать, когда основной источник питания теряет мощность или когда есть скачок напряжения. ИБП оснащен батареей, которая заменяет нормальное питание при отключении питания и предотвращает скачки напряжения от повреждения компонента, на который подается питание. ИБП особенно полезен для питания оборудования, которое может сильно пострадать от неожиданного отключения электроэнергии, например компьютера.
2. Программируемый
Как следует из названия, программируемый источник питания — это линейный источник питания, который можно программировать удаленно. Это означает, что вы можете использовать какой-то аналоговый контроллер или цифровой интерфейс для управления такими вещами, как напряжение и ток. С блоками питания переменного тока вы также можете программировать частоту. Это не функция, характерная для большинства потребителей, которые просто ищут источник питания для своего ПК, но в некоторых случаях она может быть полезна.
3. Высокая эффективность
Одна вещь, на которую вы должны обратить внимание при покупке блока питания, — это его эффективность. Источники питания с более высоким КПД тратят меньше энергии. Они также, как правило, состоят из компонентов более высокого качества и выделяют меньше тепла. Лучше искать блоки питания с рейтингом эффективности 80 или выше.
Рейтинг высокого КПД, такой как 92%, означает, что почти вся номинальная мощность идет на питание вашей системы, в то время как только 8% теряется в виде тепла.
4. С жидкостным охлаждением
Поскольку блоки питания могут сильно нагреваться, инженеры всегда заботятся о том, чтобы они оставались достаточно холодными для эффективной работы. В то время как большинство блоков питания в прошлом охлаждались воздухом, иногда доступны новые блоки питания с жидкостным охлаждением. Источники питания с жидкостным охлаждением имеют ряд заметных преимуществ. Они могут быть меньше по размеру, они не зависят от конкретных условий окружающей среды, они не нагревают другие компоненты в корпусе, они обычно герметичны и бесшумны.
Включение питания с Astrodyne TDI
Более чем 50 лет Astrodyne TDI предоставляет передовые решения в области электропитания для различных сфер по всему миру, включая производство, медицину, военную авиакосмическую промышленность, промышленность, бытовую технику и многое другое.
Мы производим высококачественные фильтры электромагнитных помех и блоки питания. Astrodyne TDI — лидер в области блоков питания и эксперт, которому вы можете доверять для решения любых задач в области блоков питания. Наши блоки питания бывают самых разных конфигураций и варьируются от 5 Вт до строительных блоков, которые могут помочь в питании массивных систем мощностью до 500 кВт.
Сотрудничая с Astrodyne TDI, вы можете уверенно работать, зная, что вы работаете с лучшим оборудованием из источника, которому вы можете доверять, чтобы обеспечить отличное обслуживание клиентов. У нас есть производственные и конструкторские предприятия как в Китае, так и в США, поэтому мы можем отправить большую часть нашей продукции в течение 24 часов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших продуктах и о том, как мы можем помочь предоставить вам необходимые решения.
Рекомендации по компоновке печатной платы импульсного источника питания — на пути к лучшему коммутатору
Приходилось ли вам когда-нибудь начинать разработку схемы импульсного источника питания только для того, чтобы понять, что невозможно соответствовать предлагаемой компоновке в таблице данных? Задумывались ли вы, какие части эталонного дизайна вам следует сохранить, а какие — изменить? Как выбор макета влияет на производительность коммутатора? В этой статье я намерен кратко рассказать историю, объяснить основные принципы работы и привести примеры импульсных источников питания и методов их проектирования.
Я надеюсь, что таким образом я смогу передать удовольствие, которое я получаю от разработки этих уникальных схем.
История коммутатора
Кто-то может подумать, что импульсные источники питания начали использоваться в 1970-х годах, но принципы были известны еще в 1930-х годах. Их реализация включает мэйнфрейм IBM 704 (1950-е годы), спутник NASA Telstar (1960-е годы) и знаменитый персональный компьютер Apple II (1970-е годы). И с тех пор почти всегда … ну, это было!
Нет недостатка в тех, кто хочет отдать должное популярности импульсных блоков питания.Однако реальность такова, что инновации в полупроводниковой промышленности (усовершенствование переключающих транзисторов и разработка новых микросхем контроллеров) — это то, чему следует приписать взрывной рост их популярности. Переключатель питания, который позволял очень быстро переключать большие токи, действительно был ключом к тому, чтобы сделать импульсные источники питания практичными для широкого спектра применений, которые мы видим сегодня.
Эту возможность обеспечило изобретение переключателя питания Vertical Metal Oxide Semiconductor (VMOS).Биполярные транзисторные переключатели питания хорошо работают в мощных коммутационных приложениях, но эти компоненты демонстрируют более медленные характеристики переключения, чем MOSFET, переключатель мощности VMOS. Было важно, особенно для приложений бытовой электроники, увеличить скорость переключения не только для повышения энергоэффективности, но и для выхода за пределы слышимого диапазона частот.
Терминология коммутатора
Импульсный источник питания известен также под другими названиями. Термин импульсный источник питания широко использовался до тех пор, пока Motorola не ввела в действие свою торговую марку SWITCHMODE ™.
«Коммутируемый режим» и «коммутируемый режим» теперь являются общими терминами, как и инициалы SMPS. В компьютере основной источник питания может называться импульсным источником питания, а источники питания точки нагрузки могут называться импульсными регуляторами.
Чтобы избежать путаницы, вместо всех этих терминов будет использоваться универсальный термин «переключатель».
Работа коммутатора
Коммутатор использует выключатель питания, конденсаторы фильтра, магнетизм и выпрямитель для передачи энергии от входа к выходу, обеспечивая источник регулируемого напряжения.Он работает путем быстрого включения и выключения питания. Входное напряжение и рабочий цикл, который представляет собой пропорцию времени, в течение которого переключатель находится во включенном и выключенном состоянии, определяют выходное напряжение. Во включенном состоянии переключатель находится в режиме насыщения с незначительным падением напряжения на нем. В состоянии ВЫКЛЮЧЕНО переключатель находится в режиме отключения с незначительным током через него. Это два очень эффективных состояния, в которых переключатель мощности рассеивает очень мало энергии. Это приводит к очень эффективному преобразованию энергии и очень небольшим потерям мощности из-за тепла.
не требуются низкочастотные трансформаторы, большие и тяжелые; однако они требуют высокочастотной фильтрации. Фильтрация может выполняться с использованием компонентов гораздо меньшего размера. Все это дает коммутаторам огромное преимущество перед своими аналогами с линейными регуляторами в области миниатюризации и энергоэффективности. Недостатки использования переключателя состоят в том, что они могут быть требовательными к компоновке и из-за быстрого переключения и сильноточных трактов могут излучать электромагнитные помехи (они могут быть шумными!).
Типы коммутаторов
Есть два типа переключателей: изолированные и неизолированные трансформаторы. Коммутаторы, использующие входное напряжение выше 42,5 В постоянного тока, обычно требуют использования трансформаторной изоляции. Неизолированные переключатели могут быть очень маленькими и компактными, и часто переключатель питания и схемы управления размещаются на одной микросхеме.
Существуют различные топологии переключателя (электрическое расположение переключателя, магнитов, конденсаторов и диодов) для удовлетворения требований к источнику и напряжению нагрузки современных электронных устройств.В таблице 1 перечислены три распространенные топологии неизолированных коммутаторов.
имеют много общих топологий. Каждый из них имеет характеристики, которые делают его более подходящим для конкретного приложения источника питания. Входное напряжение, выходная мощность и максимальный выходной ток являются основными факторами при выборе топологии. Другие факторы включают стоимость, эффективность, количество выходов, изоляцию, размер и технические требования. Топологии изолированных коммутаторов могут быть довольно сложными, но их базовая конструкция основана на топологиях неизолированных коммутаторов.Катушка индуктивности в неизолированном переключателе разделена и соединена, образуя трансформатор, обеспечивающий изоляцию. Используя эту концепцию, прямой преобразователь основан на понижающем преобразователе, а обратный преобразователь основан на понижающем повышении.
Остальные перечисленные изолированные топологии (таблица 2) являются производными от базовой конструкции прямого преобразователя.
Для простоты в этой статье мы сосредоточимся на неизолированном, понижающем стабилизаторе постоянного тока с одним положительным выходом (также известном как понижающий преобразователь) в качестве примера схемы коммутатора.
Подсказки по макету
Лучшим источником информации при создании макета видеомикшера является техническое описание производителя вместе с любыми примечаниями по применению. Возможно, макет, предоставленный для ознакомительных целей, можно использовать в качестве справочного материала. Как правило, если вы точно следуете рекомендуемой компоновке и примечаниям, то результирующая компоновка работает так, как того требует производитель. Однако чаще всего один или несколько факторов вынуждают вас внести изменения в вашу реализацию эталонного макета.Эти факторы включают:
Основные компоненты различаются по размеру и форме
Функции схемы опущены или добавлены
Механические ограничения
Близость к другим схемам и плотность платы
Дополнительные термические требования
Требования к испытаниям
Детали с мелким шагом, требующие меньшей массы меди
Необходимые переходные отверстия большего размера из-за толщины платы или соображений надежности
Различное количество слоев печатной платы
Любой из этих факторов может повлиять на вашу способность реализовать макет производителя в вашем дизайне. Это означает, что что-то должно измениться, но что? А что делать, если нет заметки о приложении, к которой можно было бы обратиться? Как вы принимаете правильные решения при проектировании такой ответственной цепи?
Обзор схемы
Первым делом необходимо определить ключевые компоненты питания в схеме коммутатора. Это (см. Схему на рисунке 1):
Конденсаторы фильтра: Cin и Cout быстро генерируют и поглощают большие уровни переменного тока.
Переключатель питания: U1, элемент последовательного прохода, обычно представляет собой полевой МОП-транзистор.Это может быть одно или несколько дискретных устройств или встроенных в контроллер, если таковой имеется.
Индуктор: L1, магнитный элемент, обеспечивает накопление энергии, которая восстанавливается, когда переключатель выключен.
Диод: D1, выходной выпрямитель, обычно представляет собой диод Шоттки, но в сверхэффективных (например, синхронных выпрямителях) схемах переключения эту функцию будет выполнять полевой МОП-транзистор.
Катушка индуктивности и конденсатор Cout образуют LC-фильтр, обеспечивающий фильтрацию высокочастотных пульсаций напряжения. Иногда параллельно с Cin подключается высокочастотный шунтирующий конденсатор (Cbypass или Chf).Этот конденсатор необходимо разместить очень близко ко входу переключателя. Часто силовые компоненты для схемы коммутатора находятся «на кристалле», то есть находятся на контроллере. Маршрутизация печатной платы будет следовать тем же правилам, что и при установке этих компонентов «вне кристалла».
Силовые тракты
Чтобы понять, как работает коммутатор, необходимо определить несколько критических контуров тока, постоянного (постоянного) и переменного (переменного) тока.
Петли постоянного тока: 1) входной контур от источника ввода через конденсатор Cin и возврат к источнику и 2) выходной контур от конденсатора Cout через выходную нагрузку и возврат обратно к Cout. .На рисунке 2 показано расположение входных и выходных контуров.
Эти петли должны быть подключены как непосредственно к клеммам соответствующих конденсаторов фильтра, так и с короткими широкими дорожками для низкого импеданса.
Эти два отдельных контура постоянного тока можно рассматривать как пути прохождения тока нерегулируемого источника и регулируемые напряжения нагрузки.
Петли переменного тока — это петля переключателя питания и петля выходного выпрямителя.
Петля переключателя питания формируется, когда переключатель питания включен.В это время прямой ток течет от Cin через переключатель, индуктивность, через Cout и возвращается обратно в Cin.
Цепь выходного выпрямителя формируется, когда переключатель находится в положении ВЫКЛ. Теперь энергия восстанавливается из индуктора (магнитного накопителя). Во время этого цикла прямой ток течет от катушки индуктивности к Cout и возвращается от Cout через выпрямитель и обратно к катушке индуктивности.
Это может помочь думать о функции переключателя, как преобразование постоянного тока на его входе в переменный ток, а затем обратно в постоянный ток на его выходе, с целью повышения энергоэффективности.
Петли переменного тока являются наиболее важными соединениями в любой компоновке коммутатора. Эти пути имеют приоритет над всеми остальными. Их размещение и маршрутизация должны быть спланированы в первую очередь, и они должны быть проложены короткими путями с низкой индуктивностью (см. Рисунок 3).
Обратные пути переменного тока должны быть максимально согласованы с соответствующими путями прямого тока. Лучший способ сделать это — использовать полную пластину заземления в непосредственной близости от следующего соседнего слоя печатной платы. Минимизируя площадь контура и заставляя обратный путь точно следовать пути прямого тока, противоположные магнитные поля будут стремиться нейтрализовать друг друга.Это снижает нежелательные электромагнитные помехи. Обратный путь не должен быть занят слишком большим количеством незаземленных переходных отверстий, которые могут подорвать эффективную медь для этого пути из-за создания отверстий или щелей в этой плоскости. Также лучше всего выровнять эти переходные отверстия, оставляя широкие проходы из меди в направлении обратного пути.
Разница между двумя путями возврата переменного тока (от анода выпрямителя к отрицательной клемме Cin) должна заключаться в коротком заземлении с низким сопротивлением и общей точкой, которое включает в себя отрицательную клемму Cout и, если применимо, термостат контроллера. pad и любые соединения PGND.
Все силовые компоненты должны быть расположены на одной стороне платы, а соединения прямого пути тока должны выполняться без термического разгрузки и без использования переходных отверстий. Заземляющие переходные отверстия также должны быть подключены к плоскости без термического разгрузки.
Выход переключателя называется узлом SW и является частью прямого пути переменного тока. Он переносит быстро коммутируемые колебания напряжения с большой амплитудой (высокое dV / dT) вместе с высокими пиковыми токами. В частности, это соединение должно быть как можно короче.На уровне контроллера важно сделать это соединение очень низкой индуктивностью, и оно должно быть достаточно широким для протекающего через него тока.
Не рекомендуется расширять соединение для компенсации большего расстояния. Это связано с тем, что вероятность того, что это соединение станет антенной и излучает электромагнитные помехи, напрямую зависит от его длины. Схема коммутатора должна быть размещена таким образом, чтобы это соединение было удалено от других схем, включая другие коммутаторы на той же плате.
Подключение узла SW не должно быть частью медного потока, используемого для рассеивания тепла, даже если это лучший механический способ отвода тепла от коммутатора (см. Рисунок 4). Заливка медью для управления температурным режимом должна использовать низкоомные и бесшумные соединения постоянного тока (GND, VOUT и VIN). Направление воздушного потока также может потребоваться при размещении высоких компонентов, таких как катушка индуктивности и конденсаторы фильтра, вокруг дискретных переключателей питания. Компактный размер коммутатора, необходимый для уменьшения электромагнитных помех, также может затруднить эффективный отвод тепла.
Схема управления
Последний аспект коммутаторов, который мы рассмотрим, — это схема управления. Схема управления определяет рабочий цикл, который, в свою очередь, определяет выходное напряжение. Сигнал управления рабочим циклом, который может быть обеспечен либо полностью интегрированным контроллером источника питания, либо более простым драйвером затвора, передает частоту переключения (см. Рисунок 4). По этой дорожке проходит ток средней мощности, и ее следует направлять в сторону от сильноточных петель.Его также следует прокладывать подальше от чувствительных цепей, на которые он может повлиять. Также может потребоваться направить этот сигнал в паре с другим сигналом от выхода драйвера к переключателю питания, чтобы уменьшить площадь контура и обеспечить подавление синфазного шума.
Рабочий цикл рассчитывается для обеспечения того, чтобы коммутатор вырабатывал заданное выходное напряжение. Чтобы правильно настроить рабочий цикл, необходима обратная связь от выходной нагрузки: напряжение или ток.Для этой цели часто используется аналоговая схема усилителя с коррекцией ошибок. Вход этого усилителя (узел FB) имеет высокий импеданс и, следовательно, чувствителен к шуму, поэтому подключение к нему должно быть очень коротким (см. Рисунок 5). Для этого все компоненты, которые генерируют сигнал обратной связи (например, сеть делителя напряжения), должны быть размещены рядом с контроллером, а вход этих компонентов направлен на последний выходной конденсатор или иногда на нагрузку. Задача состоит в том, чтобы не допустить искажения сигнала FB и других аналоговых управляющих сигналов низкого уровня трактами мощности с высоким dV / dT, оставаясь при этом в непосредственной близости от них.По этой причине во многих случаях вам потребуется предоставить отдельную область аналоговой заземляющей поверхности, в которой используются эти низкоуровневые сигналы и которая соединена с землей в одной точке. Следы обратной связи и все аналоговые сигналы должны пересекать аналоговую землю в этой общей точке.
Сводка
Некоторые таблицы данных или примечания к приложениям могут быть точно соблюдены, если предоставленный ими макет идеально подходит для включения в ваш дизайн без изменений. Это редко бывает с импульсными источниками питания.Будь то функция, добавленная или опущенная в схеме, компонент, который слишком велик для предоставленного пространства, или что-то столь же маленькое, как изменение размера переходного отверстия, в вашем дизайне должно быть что-то другое. Но с такой часто используемой схемой, которая может так легко излучать электромагнитные помехи из-за быстрых изменений напряжения и тока, разработчику необходимо более глубокое понимание работы переключателя, чтобы успешно завершить компоновку. Я надеюсь, что приведенная выше информация окажется полезной для вас при принятии необходимых решений при проектировании ваших печатных плат.Эта статья лишь поверхностно затронула обширную тему компоновки видеомикшера. Некоторые из обсуждаемых здесь вопросов будут иметь отношение к вашему макету, а некоторые — нет. Это связано с тем, что, несмотря на общий принцип переключения, каждое приложение переключателя уникально. Но я считаю, что это может быть то, что делает макет коммутатора таким увлекательным.
Лучшие лабораторные блоки питания постоянного тока 2021 года | Блог
Дэвид Бортолами| & nbsp Создано: 19 января 2021 г.
Понимание ВАШИХ требований
Недавно столкнулся с покупкой нескольких новых блоков питания.Я искал во всемирной паутине руководства и рекомендации, но не нашел ни единого исчерпывающего руководства, или, по крайней мере, ни одного, включающего источники питания последнего десятилетия.
Надеюсь, это руководство заполнит эту нишу и поможет быстро и уверенно принимать ваши решения.
Блоки питания похожи на пару обуви: для супермаркетов или высокой моды; самый важный параметр — насколько они подходят вам.
Давайте рассмотрим требования одно за другим, а затем обсудим технологические компромиссы и рекомендуемые марки и модели.
Все взгляды и мнения, выраженные в этой статье относительно источников питания и их торговых марок, принадлежат авторам и не обязательно отражают позицию Altium.
Напряжение и ток
Большинство источников питания, представленных на рынке, достигают 30 В на основных каналах, напряжение, которое удовлетворяет почти все требования, предъявляемые к низковольтной бытовой электронике. Если вы работаете с промышленной электроникой или другими областями, где обычно 48 В, вам следует подумать о блоке питания 55-60 В.
Доступны блоки питанияSpecialist с максимальным напряжением более 60 В, но они становятся опасными для настольного использования, поэтому, если они вам не нужны, не покупайте их. Естественно, некоторые компании, специализирующиеся на сильноточных и высоковольтных источниках питания, выпускают модели на киловольтный диапазон.
Сила тока более непостоянна для оценки и будет сильно варьироваться в зависимости от того, над какими электронными продуктами вы работаете.
Сколько стоят ваши устройства?
Давайте проведем мысленный эксперимент в стиле Эйнштейна.Вы сидите за своим рабочим столом, вы не слишком хорошо выспались, и непонятно, намеренно ли ваш начальник дышит вам через шею или ему просто нравится ваш одеколон, и вы немного нервничаете. Может быть, вы пропустили утреннюю чашку Джо и предпочли бы вздремнуть на кучу выброшенных резисторов THT, как лиса, свернувшаяся на ложе из сосновых иголок.
Вы задеваете ручку локтем, неправильно настраиваете блок питания и взрываете доску, над которой работали.
Рис. 1. Плохое утро бывает с лучшими из нас.Какой ущерб?
Вы работаете с бытовой электроникой стоимостью менее 100 долларов или с 12-слойными прототипами FPGA стоимостью несколько тысяч долларов? Можно ли легко заменить ваши устройства? Получится ли у вас 12 минут настройки и настройки, чтобы ваши платы заработали, или 12 дней изгнания нечистой силы?
Если вы цените или ваши устройства, или ваше время, вам следует выбрать источник питания с блокируемой передней панелью и выходным переключателем, чтобы вы могли правильно настроить его перед включением.
В любом случае вам следует выбрать модель, которая кажется эргономичной и интуитивно понятной для вашего использования. В этом отношении обратите внимание на разницу между Keithley 2231A с простой и интуитивно понятной панелью слева направо по сравнению с более запутанной радугой цветов Rigol DP832A.
Дополнительной функцией безопасности, которую предлагают многие программируемые модели, является защита от перенапряжения (OVP) и защита от перегрузки по току (OCP). Например, если вы используете блок питания для цепи, выдерживающей 0-5.5 В, установите OVP на 5,5 В. Таким образом, даже если вы неправильно сконфигурируете выход, например, изменив неправильную цифру или введя «9» вместо «5» на цифровой клавиатуре, вы отключите OVP вместо того, чтобы разрушить тестируемое устройство.
Полностью плавающие выходы
Практически все настольные источники питания имеют полностью плавающие выходы, что означает, что ни один из них не подключен к защитному заземлению.
Беспотенциальные выходы могут быть подключены последовательно без случайного короткого замыкания и могут свободно использоваться со схемой, которая уже связана с землей.
Кроме того, вы можете оставить свой блок питания плавающим, чтобы на вашем устройстве была одна звезда-земля, чтобы уменьшить электромагнитные помехи и повысить точность измерений.
Если вам действительно нужно заземлить источник питания, большинство из них имеет удобный разъем заземления на передней панели.
Столб для переплета
Штыри привязки источника питания должны быть гибридными устройствами. Вы хотите иметь возможность подключать 4-миллиметровые бананы, как в оболочке, так и без нее, так же быстро, как вы можете подключить случайный провод.
На мой взгляд, лучшими на рынке являются гибридные клеммные колодки AIM-tti, которые подходят практически для любых соединений, сохраняя при этом безопасный уровень гальванической развязки.
Разрешение, точность
Источник питания постоянного тока — это не просто «один» прибор, это их совокупность в одном. Это источник постоянного напряжения, источник постоянного тока, вольтметр и амперметр.
Таким образом, вы можете найти несколько указанных разрешений, значений точности и точности.
Регулировка нагрузки и линии
Регулировка нагрузки определяет стабильность выходного напряжения (в режиме CV) или тока (в режиме CC) при различных условиях нагрузки. Линейное регулирование определяет стабильность при различных напряжениях электросети.
Типичные значения для высокоточных источников питания: 0,01% + 2 мВ в режиме постоянного напряжения и 0,01% + 500 мкА в режиме постоянного тока.
Дешевые источники питания, которые не воспринимают напряжение около контактных столбов, часто могут иметь гораздо худшее регулирование нагрузки.
Коммутация, линейная, шумовая и пульсация
Вопрос, который мне чаще всего задают, когда кто-то сталкивается с покупкой блока питания: линейный или переключаемый?
Если вы еще не знаете ответа, вам нужен линейный блок питания!
В целом, линейные источники питания обладают лучшими шумовыми характеристиками (не только среднеквадратичного напряжения, но особенно напряжения пика) по сравнению с импульсными. Бывают, конечно, исключения! Например, Rohde & Schwarz производит серию блоков питания смешанного режима HMC804x с превосходными шумовыми характеристиками 450 мкВ (среднеквадратичное значение) и 4 мВ (пик.).
Тем не менее, даже при отличной производительности, значение размаха импульсных источников питания часто примерно в десять раз выше.
Многие импульсные блоки питания дешевы и предлагают широкий диапазон токов и напряжений, но очень шумны, особенно в отношении Vpp.
В целом, чтобы снизить уровень шума, нужно пойти на множество компромиссов. Например, производитель может решить добавить к выходным данным расширенную фильтрацию. Тем не менее, фильтрация может помешать регулированию нагрузки и привести к значительному ухудшению переходной характеристики и увеличению эквивалентного последовательного сопротивления устройства.
Для менее шумных устройств требуются более дорогие и хорошо спроектированные трансформаторы, громоздкие линейные схемы в отличие от энергоэффективных импульсных регуляторов и более дорогие внутренние компоненты в целом.
Источники питания с очень низким уровнем шума, такие как Keysight B2962A, могут стоить более десяти тысяч долларов США.
Если вы, как и я, разрабатываете аналоговую схему, вы можете выбрать линейный источник питания с низким уровнем шума, чтобы не беспокоиться о PSRR во время разработки.
Другие функции
Программируемая скорость нарастания
Для устройств с высоким пусковым током вы можете рассмотреть источник питания с программируемой скоростью нарастания напряжения; функция, часто предлагаемая с последовательностью вывода.
новое или б / у
Основные характеристики блоков питания остались прежними с конца 70-х годов, но компании не прекращали вводить новшества. Keysight и Rohde & Schwarz недавно представили источники питания постоянного тока последнего поколения, которые включают в себя большой и яркий сенсорный ЖК-экран и могут использовать преимущества расширенных функций программирования, регистрации данных и последовательности вывода без необходимости использования внешнего компьютера и специального программного обеспечения для кодирования.
Если вам нужны расширенные возможности программирования и у вас нет инфраструктуры для управления приборами GPIB, новые приборы со встроенными компьютерами и интерфейсами LAN могут быть единственным жизнеспособным вариантом.
Близко к нулю
Многие блоки питания, особенно более дешевые, не могут устанавливать напряжение, близкое к нулю. Если это важно для вас, вам следует покупать у известных производителей и искать в Интернете независимые обзоры и измерения.
Бренды
Поскольку гибкие лабораторные блоки питания являются основой любой электронной лаборатории, производители блоков питания являются одними из первых компаний, родившихся в промышленно развитых странах.В США, Великобритании, Германии и Китае есть ведущие мировые производители блоков питания постоянного тока.
Если вы хотите, чтобы ваши продукты были долгосрочными инвестициями, бренд имеет значение. Следующие бренды известны производством превосходных высококачественных лабораторных источников питания:
- Кейтли
- Keysight (ранее Agilent, HP)
- Aim-TTI
- Rohde and Schwarz (ранее Hameg)
Кроме того, эти бренды менее известны своим качеством, но по-прежнему предлагают много интересных инструментов за свою цену:
- Ригол
- GW Instek
- BK Precision
Варианты бюджета: базовый
Простых и доступных источников питания слишком много, чтобы обсуждать их в этой статье.Если вы хотите купить его, убедитесь, что он линейный и от известного производителя. Если вы живете в хорошо промышленно развитой стране, покупка местного, вероятно, лучший вариант.
Если вас интересуют модели импорта, форум EEVBlog обычно является лучшим местом для поиска разборок и обзоров.
Варианты бюджета: функции последнего поколения
Ригол ДП832
Рис. 2. Rigol DP832Rigol DP832 и DP832A были краеугольным камнем доступных источников питания.Изначально у прибора были проблемы с качеством, из-за пресловутого перегрева внутреннего радиатора. Конструкция противоречива, и было множество сообщений о скачках напряжения при включении, медленном отклике напряжения при малых токах, медленном OVP / OVC. За последние несколько лет он усовершенствовался и созрел, и теперь он считается отличным инструментом за такую цену.
Производитель | Ригол |
Модель | DP832 |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
каналов | 2x 30C 3A, 1x 5V 3A |
Возможности подключения | LAN LXI, USB, USB-хост, RS232, DIO |
Шум | <350 мкВ среднекв., <2 мВpp |
Настройка разрешения | 10 мВ, 1 мА (1 мВ опционально) |
Точность настройки | 0.05% + 20 мВ, 0,2% + 5 мА (каналы 2 и 3) |
Разрешение измерителя | 10 мВ, 1 мА (дополнительно 1 мВ) |
Точность метра | 0,05% + 10 мВ, 0,15% + 5 мА (каналы 2 и 3) |
Регулирование нагрузки | <0,01% + 2 мВ, <0.01% + 250 мкА |
GW Instek GPP-4323 Рисунок 3. GW Instek GPP-4323
GW Instek пытается подтолкнуть свои инструменты к конкуренции с западными брендами. Это устройство имеет большой 4,3-дюймовый ЖК-дисплей и до 4 выходов. По сравнению с Rigol он предлагает улучшенное разрешение, функцию загрузки (CC, CV, CR), один дополнительный канал и аппаратные OVP и OVC (в отличие от программного обеспечения).
Отсутствие спецификации шума от пика до пика, а также сомнительное измерение шума всего 1 МГц вместо стандартных 20 МГц ставит под сомнение шумовые характеристики.
Тем не менее, многие крупные бренды, такие как RS и Teledyne Lecroy, поставили свое имя перед инструментами GW-Instek, переименовав их в свои собственные.
Производитель | ГВт Instek |
Модель | ГПП-4232 |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
каналов | 2x 32V 3A, 1x 5V 1A, 1x 15V 1A |
Возможности подключения | LAN LXI, GPIB USB, USB-хост, RS232, DIO |
Шум | <350uVrms, Vpp не указано, RMS только до 1 МГц |
Настройка разрешения | 1мВ, 0.1 мА |
Точность настройки | 0,03% + 10 мВ, 0,30% + 10 мА |
Разрешение измерителя | 0,1 мВ, 0,1 мА |
Точность метра | 0,03% + 10 мВ, 0,30% + 10 мА (каналы 2 и 3) |
Регулирование нагрузки | <0.01% + 3 мВ, <0,01% + 250 мкА |
Варианты бюджета — много качества — местный контроль
Цель-TTI EL302RT
Рисунок 4. Aim-TTI EL302RTВозможно, вы не слышали об Aim-TTI, их имя не так гламурно, как Keithley и Keysight, но они являются одними из ведущих производителей источников питания постоянного тока с безупречным качеством сборки (сделано в Великобритания) и отличные электрические характеристики.
У них, казалось бы, бесконечное количество блоков питания.Их линейная серия начального уровня — EL-R, а EL302RT — трехканальная модель.
Он не слишком точен, не имеет множества функций, но выполняет свою работу. Все источники питания AIM-tti оснащены гибридными банановыми / винтовыми клеммами, которые поддерживают провода, вилочные клеммы, бананы в кожухе и неизолированные бананы.
Производитель | Цель-ТТИ |
Модель | EL302RT |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
каналов | 2x 32V 3A, 1x 5V 1A, 1x 15V 1A |
Возможности подключения | LAN LXI, GPIB USB, USB-хост, RS232, DIO |
Шум | <1 мВ среднекв., Vpp не указано |
Настройка разрешения | Аналог |
Точность настройки | Аналог |
Разрешение измерителя | 10 мВ, 1 мА |
Точность метра | 0.3% + 3 цифры, 0,5% + 10 мА (каналы 2 и 3) |
Регулирование нагрузки | <0,01% |
Keysight E3630A
Рис. 5. Keysight E3630AПредложение Keysight не так хорошо, как на «бюджетном» трехканальном рынке; однако они предлагают одну модель с биполярным выходом и одним вспомогательным каналом — E3630A. Если вы из тех инженеров, которые бесконтрольно чихают при звуке «RRIO CMOS Op-Amp» и испытывают пограничное увлечение BJT, этот инструмент может быть для вас.
И потенциометры на 10 оборотов! Вы должны любить их.
Производитель | КЛЮЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ |
Модель | E3630A |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
каналов | 1x + -20В 0.6А, 1х 6В 2,5А |
Возможности подключения | Нет |
Шум | <350 мкВ среднекв., <1,5 мВpp |
Настройка разрешения | Аналог |
Точность настройки | Аналог |
Разрешение измерителя | 10 мВ, 1 мА |
Точность метра | 0.5% + 2 отсчета |
Регулирование нагрузки | 0,01% + 2 мВ |
Варианты бюджета: много качества — Usb / 232 рупий
Кейтли 2231A-30-3
Рис. 6. Keithley 2231A-30-3Keithley 2231A-30-3 с момента своего создания был мировым бестселлером, и это неудивительно. Устройство красивое, компактное, интерфейс имеет четкую раскладку слева направо с клавиатурой и кодировщиком, а дисплей VFD гораздо более читабелен, чем многие современные ЖК-дисплеи.
Единственное место, где этот блок питания не справляется, — это шумовые характеристики: при 5 мВ между пиковыми значениями он имеет уровень шума, сравнимый со многими импульсными блоками питания, но он линейный.
Если немного изменить дизайн интерьера, возможно, это будет мой самый любимый блок питания всех времен.
Производитель | Кейтли |
Модель | 2231A-30-3 |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
каналов | 2x 30 В 3A, 1x 5 В 3A |
Связь | RS232 TTL |
Шум | <1 мВ среднекв., <5 мВ (пик.), <5 мА (среднекв.) |
Настройка разрешения | 10 мВ, 1 мА |
Точность настройки | 0.06% + 20 мВ, 0,02% + 10 мА |
Разрешение измерителя | 10 мВ, 1 мА |
Точность метра | 0,06% + 20 мВ, 0,02% + 10 мА |
Регулирование нагрузки | <0,02% + 4 мВ |
FBK Precision BK9129B
Рисунок 7.BK Precision BK9129BНе всегда ясно, что продает BK, поскольку компания представляет собой конгломерат нескольких производителей. BK9129B практически идентичен Keithley 2231A-30-3, с единственными заметными отличиями, заключающимися в брендинге, (чуть менее интуитивно понятной) клавиатуре и очень красивом синем бампере.
Варианты бюджета: много качества — Usb / 232 рупий
Цель-TTI PL303QMT-P
Рис. 8. Aim-TTI PL303QMT-PМодель PL303QMT-P от Aim-TTI представляет собой сочетание классического дизайна и современных технологий.Вы получаете превосходный трехканальный блок питания (ну, по сути, это три блока питания, склеенных вместе, общая ширина составляет 3/4 19-дюймовой стойки) с аналоговым интерфейсом, очевидно, старой школы. В то время как устройство сохраняет интуитивность аналогового источника питания, оно имеет блокировку передней панели, интерфейс LAN / GPIB / USB, диапазон низкого тока 500 мА с разрешением настройки 0,01 мА, настраиваемый диапазон для ручки напряжения, дистанционное зондирование, и гибридные терминалы. Канал низкого напряжения имеет ток питания 8 А, что поистине впечатляет и подходит для FPGA.
Производитель | Цель-ТТИ |
Модель | PL303QMT-P |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
каналов | 2x 30В 3A, 1x 6В 8A |
Возможности подключения | LAN, GPIB, USB, RS232, DIO |
Шум | <400 мкВ среднекв., <2 мВpp |
Настройка разрешения | 1мВ, 0.1 мА / 0,01 мА |
Точность настройки | 0,05% + 10 мВ, 0,3% + 0,5 мА |
Разрешение измерителя | 10 мВ, 1 мА / 0,1 мА |
Точность метра | 0,1% + 3 мВ, 0,3% + 3 мА |
Регулирование нагрузки | 0.01% + 2 мВ, 0,01% + 500 мкА |
Современные блоки питания, заслуживающие внимания
Rohde & Schwarz NGM202
Рис. 9. Rohde & Schwarz NGM202
С момента приобретения Hameg у Rohde & Schwarz были одни из лучших источников питания на рынке. Компания Hameg была пионером в создании блоков питания со смешанным режимом, производительность которых заставляет покраснеть многие линейные модели. Компания Rohde & Schwarz демонстрирует лучшие в отрасли сенсорные пользовательские интерфейсы на своих осциллографах.NGM202 — прекрасный ребенок, которого можно ожидать от такого сочетания превосходной силовой электроники и интуитивно понятного пользовательского интерфейса.
Rohde & Schwarz также использует статически скомпилированные микропрограммы в большинстве своих продуктов, подобно тому, как это делается в автомобильной промышленности. Таким образом, пока оборудование не сломается, микропрограммное обеспечение также будет работать.
NGM202 — это сильноточный двухканальный источник питания с функциями, которые понравятся любому инженеру, работающему с маломощными устройствами и усилителями мощности.Он имеет разрешение при считывании 10 нА и 5 мкВ, может как источник, так и потреблять ток, имитировать батареи и имеет лучшее в отрасли время восстановления при переходных процессах.
Производитель | Rohde & Schwarz |
Модель | NGM202 |
Документы | Лист данных |
Технологии | Смешанный режим |
AIM-TTI QL564P
Рисунок 10.AIM-TTI QL564PВсе производители загружают свои блоки питания расширенными вычислительными функциями и сенсорными экранами, но что, если вас не волнуют эти навороты?
AIM-TTI QL564P может внешне не так сильно выглядеть, но цифры и характеристики говорят о другом. Он имеет уровень шума 350 мкВ (среднеквадратичное значение), переключаемые диапазоны 56 В / 2 А и 25 В / 4 А, дисплей ватт, разрешение настройки 1 мВ / ± (0,03% + 5 мВ) и 0,01 мА / ± (0,2% + 0,5 мА) с, вероятно, лучшим источником постоянного тока. разрешение в универсальном источнике питания, внешнем датчике, реле нагрузки и полной цифровой клавиатуре.
Производитель | AIM-TTI |
Модель | QL564P |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
Источники Keithley 2450 SMU
Рисунок 11.Keithley 2450 Sourcemeter SMUЯ знаю, о чем вы думаете, это не три канала, это вообще не блок питания!
Это источник и измеритель Keithley, попросту говоря, очень точный 6,5-разрядный мультиметр в паре с невероятно продвинутым источником питания с пятью диапазонами напряжения и девятью диапазонами тока.
Если вы всегда считали, что блоки питания должны иметь разрешение 500 нВ и диапазон источника 10 нА, тогда вам стоит обратить внимание на этот продукт!
Производитель | Кейтли |
Модель | 2450 |
Документы | Лист данных |
Технологии | Черная магия |
Keysight E36312A
Рисунок 11.Keysight E36312AKeysight E36312A, пожалуй, самый ожидаемый блок питания в истории. Все ждали, что блоки питания Keisight будут модернизированы ЖК-дисплеем и передовым встроенным оборудованием, подобно моделям Rohde & Schwarz, Keithley и Rigol. И они сделали апгрейд!
E36312A сочетает в себе выдающиеся характеристики, первоклассное программное обеспечение и отличное разрешение, включая диапазон низкого тока 20 мА на всех каналах.
Производитель | КЛЮЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ |
Модель | E36312A |
Документы | Лист данных |
Технологии | Линейная |
каналов | 2x 25 1AA, 1x 6V 5A |
Возможности подключения | LAN, USB, GPIB, DIO |
Шум | <350 мкВ среднекв., <2 мВ (пик.), <1 мА (среднекв.) |
Настройка разрешения | 1.5 мВ 0,1 мА |
Точность настройки | 0,03% +5 мВ, 0,04% +2 мА |
Разрешение измерителя | 1 мВ, 80 мкА / 1 мкА |
Точность метра | 0,04% +5 мВ, 0,04% +3 мА |
Регулирование нагрузки | <0.01% +2 мВ |
Заключение
Мы обсудили несколько источников питания, начиная от моделей, в которых нет ничего, кроме основных функций, до самого лучшего из того, что могут предложить современные технологии с дисплеями, которые могли бы конкурировать с телевизорами.
Как вы могли заметить, нигде в этой статье нет некачественных и ненадежных моделей, а также моделей, предназначенных для любителей, а не для профессионалов.
Причина проста: некачественные блоки питания — ужасное вложение.Попробуйте посчитать на салфетке: сколько стоит день вашей работы? Сколько стоит прототип платы? Сколько стоит ущерб и задержка из-за ненадежных измерений из-за высокого шума переключения?
Думаю, это намного больше, чем разница в цене между «дешевой» моделью начального уровня и одним из более доступных и качественных предложений.
Дешево, в инженерном отношении, никогда не стоит.
Та же концепция применяется при проектировании печатных плат. Существует множество наборов для проектирования печатных плат, которые могут показаться просто более «доступными», но не предлагают никаких дополнительных функций, надежности и интеграции, предлагаемых Altium Designer®.
Хотите узнать больше о том, как Altium может помочь вам в разработке вашей следующей печатной платы? Поговорите со специалистом Altium и узнайте больше о том, как легко и уверенно принимать проектные решения.
.