Схемотехника блоков питания персональных компьютеров. Часть 2.
- Первая часть: “Схемотехника блоков питания персональных компьютеров”.
В первой части нашего рассказа о схемотехнике блоков питания персональных компьютеров мы познакомились со схемой входного сетевого выпрямителя и фильтра. Давайте продолжим изучение компьютерного блока питания. Здесь мы разберёмся в том, как работает высокочастотный преобразователь – инвертор.
Постоянное напряжение 310 вольт, снимаемое с сетевого выпрямителя, подаётся на высокочастотный преобразователь. Высокочастотный преобразователь – это двухтактный инвертор, выполненный по схеме полумоста. Преобразователь работает на частоте в десятки килогерц и нагружен на высокочастотный силовой трансформатор.
Частота преобразования выбирается порядка 18 – 50 КГц, что подразумевает маленькие размеры силового трансформатора и небольшие величины ёмкостей конденсаторов фильтров. Один из плюсов импульсного блока питания является высокий КПД, достигающий 80% и экономичность, поскольку блок потребляет энергию только в то время, когда один из транзисторов преобразователя открыт.
Управление полумостовым инвертором осуществляется ШИМ-контроллером (Узел управления). Об узле управления блоком питания будет рассказано в следующей части.
Итак, высокочастотный преобразователь работает следующим образом: на него приходит постоянное напряжение 310 вольт с сетевого выпрямителя и конденсаторов фильтра. Одновременно в базовые цепи мощных транзисторов подаются прямоугольные импульсы положительной полярности и с частотой следования допустим 20 кГц. С этой частотой транзисторы как ключевые элементы открываются и закрываются.
На первичной обмотке трансформатора Т2 присутствует импульсное высокое напряжение с той же частотой 20 кГц. Трансформатор, естественно, понижающий и на его вторичных обмотках, которых несколько, формируются все необходимые для работы компьютера питающие напряжения, после этого все напряжения выпрямляются, фильтруются и подаются на системную плату.
Мощные ключевые транзисторы инвертора являются своеобразными “мускулами” блока питания.
Именно через ключевые транзисторы инвертора “прокачивается” вся мощность, которая потребляется компьютером. Ключевые транзисторы устанавливаются на радиатор для принудительного охлаждения во время работы, а сам радиатор обдувается вентилятором.
В качестве ключевых транзисторов инвертора могут применяться как биполярные, так и полевые MOSFET транзисторы. Обычно же используются биполярные транзисторы.
Взглянем на схему. На ней изображена часть схемы ИБП марки GT-150W.
Биполярные транзисторы VT1 и VT2 поочерёдно открываются с частотой в десятки килогерц. Трансформатор T2 – импульсный силовой трансформатор. Он же обеспечивает гальваническую развязку от электросети. Импульсный силовой трансформатор заметно выделяется на фоне других трансформаторов, установленных на печатной плате. Найти его не сложно.
Со вторичных обмоток трансформатора T2 снимается пониженное переменное напряжение. На схеме показаны элементы одного из выходных выпрямителей +12 вольт (VD6, VD7, L1, C5).
Электролитические конденсаторы C6, C7 – это конденсаторы сетевого фильтра и выпрямителя, речь о котором шла в первой части.
Трансформатор T1 – согласующий. Он является промежуточным звеном между микросхемой ШИМ-контроллера и мощными ключевыми транзисторами VT1, VT2. Габариты его заметно меньше, чем у трансформатора T2. Диоды VD4 и VD5 предохраняют мощные транзисторы от напряжения обратной полярности. У мощных полевых транзисторов эти диоды, как правило, уже встроены, поэтому на печатной плате диоды VD4, VD5 можно и не обнаружить. Так же защитные диоды встраивают в некоторые мощные биполярные транзисторы. Всё зависит от марки транзистора.
Схема запуска.
Узел управления инвертора питается выходным напряжением блока, но в момент включения все напряжения отсутствуют. Начальный запуск может осуществляться разными способами. Рассмотрим более подробно схему запуска инвертора, которая “заводит” мощный каскад инвертора.
После включения блока питания на базы транзисторов VT1, VT2 подаётся напряжение через делитель, выполненный на резисторах R3 – R6.
При этом транзисторы “приоткрываются”. При этом ещё начинается заряд конденсатора C4. Ток заряда конденсатора C4 проходя через часть вторичной обмотки (II) трансформатора T1 наводит в ней (обмотке II) и обмотке III напряжение. Это напряжение открывает один из транзисторов (VT1 или VT2). Какой именно из транзисторов откроется зависит от характеристик элементов каскада.
В результате открытия одного из ключевых транзисторов во вторичной обмотке трансформатора T2 появляется импульс тока, который проходит через один из диодов (VD6 или VD7) и заряжает конденсатор C3. Напряжения на C3 достаточно для питания узла управления в момент пуска инвертора. Далее в работу включается узел управления, который и начинает управлять транзисторами VT1 и VT2 в штатном режиме.
Вот так хитроумно реализована схема запуска инвертора.
В мощном каскаде наиболее частой неисправностью является выход из строя транзисторов, поскольку они работают в достаточно тяжёлом тепловом режиме. Ну, и, конечно, слабое звено это электролитические конденсаторы, которые со временем “высыхают” и теряют ёмкость.
Также элктролиты выходят из строя из-за превышения рабочего напряжения.
НазадДалее
Главная » Мастерская » Текущая страница
Инвертор из блока питания компьютера своими руками
С помощью предлагаемой схемы блока питания для USB порта, можно подсоединить к компьютеру или ноутбуку внешнее USB-устройство, потребляющее большую мощность. Схема достаточно проста в изготовлении в домашних условиях, минимум дефицитных деталей и настройки. Стабильна в работе. Рано или поздно перед радиолюбителем возникает проблема изготовления универсального БП, который пригодился бы на все случаи жизни.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Преобразователь напряжения с 12 на 220В своими руками
- Как сделать простой преобразователь с 12 на 220 из компьютерного БП
- Преобразователь напряжения с 12 на 220В своими руками
- Автомобильный инвертор 12-220В
- Преобразователь напряжения 12 в 220 из компьютерного БП на 555
- Как из блока питания компьютера сделать инвертор
- Изготовление электрического сварочного инвертора своими руками
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как сделать простой преобразователь 12-220 50 Гц
youtube.com/embed/CH6Rb3SlMPc” frameborder=”0″ allowfullscreen=””/>Преобразователь напряжения с 12 на 220В своими руками
Чтобы сварочные работы отнимали минимум времени и сил, необходимо позаботиться о наличии инвертора, который создает аккуратные и незаметные швы. Однако приобретение нового устройства чревато немалыми растратами, поэтому вы можете сделать его своими руками, воспользовавшись подручными средствами. Если купить регулируемый блок питания, то многие проблемы отходят на задний план. Но как же справиться с заданием своими силами? Чтобы схема сварочного аппарата была наиболее точной, вам необходимо приготовить необходимые запчасти и растворы, которые дадут вам возможность перенести платы на необходимые участки.
Можно облегчить процесс работы, подготовив специальные элементы для работы с такими устройствами. Если у вас есть ненужный блок питания, который ранее был компьютерным, то достаньте из него главный элемент питания.
Некоторые люди берут целый системный блок, но для этого нужно увеличить количество отверстий, через которые внутрь поступает воздух. Вентилятор, корпус и запчасти — это то, что вы должны достать из блока питания. Однако окончательный набор зависит только от тех режимов охлаждения, в пользу которых вы сделали свой выбор.
Не забудьте посмотреть, работает ли вентилятор. Установите несколько таких элементов, чтобы не допустить перегревания основных элементов аппарата. Чтобы контролировать температуру инвертора, стоит продумать наличие в нем термопары. Только в таком случае устройство прослужит вам максимально долго. Позаботьтесь о наличии ручки в конструкции аппарата, которая даст вам возможность переносить его на нужное место без особых усилий. В самом начале уберите из блока питания все запасные части, а потом закрепите выбранную ручку.
Просверлите в блоке питания столько отверстий, сколько вам нужно, а потом закрепите ручку шурупами или болтиками. Обязательно следите за тем, чтобы их длина подходила под размеры блока питания, иначе они будут задевать внутренние микросхемы.
Вот и готов инвертор из компьютерного блока питания. Если вы все сделаете правильно, то сможете сэкономить немало денег.
С основами создания устройства вы разобрались. А теперь стоит упомянуть о его преимуществах:. Это основные моменты, которые касаются инвертора для сварочного аппарата. Делайте выбор в пользу такого оборудования, чтобы самостоятельно оценить все его преимущества. Мощность простого БП не превышает Ватт. Справится ли он со сваркой где реактивная мощность выше 1кВ? Есть ли готовая схема чтобы я смог проверить это? А самое главное — зачем? Самый простой заводской инвертор полторы тысячи стоит, и в нем уже предусмотрены все необходимые измерительные и регулировочные приборы.
Толковый блок питания той же мощности в полтора раза дороже обойдется. Добавьте сюда расходы на переделку. Ваш email не будет опубликован. Все о мобильных телефонах.
Как из блока питания компьютера сделать инвертор Особенности создания инвертора из блока питания Чтобы схема сварочного аппарата была наиболее точной, вам необходимо приготовить необходимые запчасти и растворы, которые дадут вам возможность перенести платы на необходимые участки.
Преимущества инвертора С основами создания устройства вы разобрались.
А теперь стоит упомянуть о его преимуществах: весит инвертор довольно мало, поэтому и сварочный аппарат становится более легким; с помощью данного устройства можно экономить ценную электроэнергию; процесс работы становится более легким и быстрым. Как сделать преобразователь из компьютерного БП смотрим в видео: Твитнуть. Саша пишет:. Athron пишет:. Оставить комментарий Отмена ответа. Разные статьи.
Apple купила разработчика Apple панели для iPhone Подростки предпочитают iPhone. Какую ТВ приставку на Андроиде выбрать.
Современные телевизоры отличаются очень хорошим качеством изображения, что позволяет превратить его в небольшой кинотеатр. Многие пользователи решают данную проблему с помощью специальных приложений.
Как заменить разъем mini usb в смартфоне? На смартфонах, которым сегодня около лет использовались разъёмы Mini-usb. Как раз сейчас наблюдается период, когда в виду активной эксплуатации смарт-гаджета наступает его износ.
Когда выйдет iphone x? Напомним, что совсем недавно была презентована очередная генерация одного из самых популярных гаджетов — iPhone. Речь идёт о 8 генерации устройства. Как называется чехол зарядка на айфон. Одним из недостатков современных смартфонов является слабый аккумулятор, что не позволяет обеспечить долгую автономную работу.
Iphone 8: характеристики. Компания Apple каждый год удивляет своих поклонников новыми телефонами, которые отличаются изысканностью и уникальным дизайном. Выход Iphone 8 стал настоящим фурором, подарившим пользователям множество новых функций.
Android 4. Все о мобильных телефонах c. Все права защищены. Копирование материалов запрещено без согласия автора! Мобильные телефоны, смартфоны, обзоры и приложения для мобильных.
Как сделать простой преобразователь с 12 на 220 из компьютерного БП
Если блок питания вашего компьютера вышел из строя, не спешите расстраиваться, как показывает практика, в большинстве случаев ремонт может быть выполнен своими силами.
Прежде чем перейти непосредственно к методике, рассмотрим структурную схему БП и приведем перечень возможных неисправностей, это существенно упростит задачу. Для проведения ремонта нам также понадобится знать распиновку главного штекера БП main power connector , она показана ниже. Сделать это можно при помощи обычной перемычки.
Как из блока питания компьютера сделать инвертор. Если купить регулируемый блок питания, то многие проблемы отходят на задний.
Преобразователь напряжения с 12 на 220В своими руками
Преобразователь напряжения очень полезный и иногда незаменимый прибор. Если вы часто выезжаете на природу или рыбалку с ночёвкой, то свет вам просто необходим, решить эту проблему поможет преобразователь напряжения с 12 на В, с его помощью можно подключить и освещение и другие приборы. Конечно можно его просто купить, но куда приятней собрать своими руками! Недавно у меня появилась идея самостоятельно разработать и собрать компактный и очень экономичный коммутационный инвертор от 12 до В для питания светодиодной лампы В с минимальным количеством радиокомпонентов, способных работать до 14 часов от небольшой 7 А h 12В аккумулятор и имеющий защиту от полной разрядки аккумулятора.
На этом рисунке изображена схема импульсного однотактного преобразователя напряжения с 12 на В. Скачать схему импульсного преобразователя напряжения. Стабилизатор напряжения LCV поддерживает постоянное напряжение на 9В микросхеме, и, следовательно, разряд батареи не влияет на рабочую частоту микросхемы. Когда генератор работает в этом режиме, транзистор T2 MJE практически не нагревается; достаточно разместить его на маленьком радиаторе размером 30х50х10 мм. Как работает защита?
Автомобильный инвертор 12-220В
С полгода назад приобрел себе автомобиль. Не буду описывать все сделанные для его улучшения модернизации, остановлюсь только на одном. Это инвертор В для питания бытовой электроники от бортовой сети автомобиля. Для питания даже ноутбука тока с 0,5—1 ампера, который выдает большинство автомобильных инверторов, явно маловато.
Сварочный инвертор из компьютерного блока питания своими руками становится все более популярным как среди профессионалов, так и среди сварщиков-любителей.
Преимущества таких аппаратов в том, что они удобные и легкие.
Преобразователь напряжения 12 в 220 из компьютерного БП на 555
Самое подробное описание: инвертор 12 в ремонт своими руками от профессионального мастера для своих читателей с фотографиями и видео из всех уголков сети на одном ресурсе. Устройство построено на двухтактном инверторе на двух мощных полевых транзисторах. Трансформатор наматываем на ферритовом кольце или броневом сердечнике Е50, да можно и на любом другом. Первичную обмотку следует наматывать двух жильным проводом с сечением 0,8мм — 15 витков. Если применить броневой сердечник с двумя секциями на каркасе, первичная обмотка мотается в одной из секций, а вторичная состоит из витков медного провода 0,,4мм. На выходе трансформатора получаем переменное напряжение в диапазоне Вольт, импульсов прямоугольной формы.
Как из блока питания компьютера сделать инвертор
Самодельный сварочный аппарат при правильной сборке будет выполнять свою работу не хуже агрегата фабричного изготовления.
Сварочный аппарат — это техническое устройство, предназначенное для соединения различного вида деталей путем их нагрева. Существующие схемы позволяют собирать аппараты даже из старых компьютерных блоков и телевизоров. Но приступать к такой работе рекомендуется при наличии хотя бы базовых навыков работы с электроприборами. Простой и весьма эффективный аппарат для сварки можно собрать на основе старого компьютерного блока питания. Для сборки такого самодельного аппарата вам понадобится следующее:. Такой самодельный аппарат будет собран с использованием корпуса и некоторых запчастей компьютерного блока питания.
Огромная подборка радиолюбительских схем блоков питания и то можно спалить материнскую плату персонального компьютера. Схема достаточно проста в изготовлении в домашних условиях, Затем выпрямленное напряжение поступает на полумостовой инвертор, построенный на транзисторах.
Изготовление электрического сварочного инвертора своими руками
Блог new. Технические обзоры.
Опубликовано: , Версия для печати.
Конструкции особенно простых инверторов можно реализовать с применением трансформатора от компьютерного блока питания. Как мы знаем, в компьютерных БП имеется 3 трансформатора, для этой цели нам нужно выпаять из платы основной, самый большой трансформатор. В моем случае нужно было получить напряжение Вольт, поэтому на выходе был использован умножитель напряжения. Мощности этого трансформатора спокойно хватает конструирования инверторов до ватт, но сегодня мы рассмотрим конструкцию менее мощного инвертора на ватт. Стандартная двухтактная схема реализованная на ШИМ контроллере TL, два мощных силовых ключа серии IRFZ44, при желании можно заменить на аналогичные или же более мощные, например IRF, такая замена позволит увеличить выходную мощность схемы еще на ватт. Компактность схемы позволяет применить ее в самых непредусмотренных местах и ситуациях.
Одним из важных составных элементов современного персонального компьютера является блок питания БП.
В последнее время рыбаки, дачники, охотники, пчеловоды и любители культурного отдыха на природе используют преобразователи напряжения с 12 на В для освещения палаток, вагончиков, дачных домиков или как, источник аварийного освещения на случай внештатного отключения электроэнергии на даче, в доме, гараже, квартире. И по этому, в каждом доме желательно иметь, это очень полезное и нужное в хозяйстве устройство. На этом рисунке изображена схема импульсного однотактного преобразователя напряжения с 12 на В. Импульсный преобразователь напряжения с 12 на В с защитой от разряда аккумулятора. Скачать схему импульсного преобразователя напряжения с 12 на В. Стабилизатор напряжения LCV поддерживает постоянное напряжение на микросхеме 9В и тем самым разряд аккумулятора не влияет на рабочую частоту микросхемы.
Полезные советы. Как сделать преобразователь из компьютерного БП – YouTube. Самодельный лабораторный блок питания 30В 5А – YouTube.
— определение с сайта TechTarget.
com Дата центрОт
- Роберт Макфарлейн, Шен Милсом и Уилке, ООО
Источник бесперебойного питания (ИБП) — это устройство, которое позволяет компьютеру продолжать работать хотя бы в течение короткого времени при отключении питания. Пока подается электроэнергия, она также пополняет и поддерживает хранилище энергии. Чем больше накопленной энергии, тем дольше может поддерживаться мощность, с практическими ограничениями, которые будут обсуждаться позже. Различия между системами ИБП заключаются в технологии, которая позволяет им выполнять свою работу.
Энергию можно хранить по-разному. Аккумуляторные батареи являются наиболее распространенными. Для простоты примеры и иллюстрации в этой статье будут основаны на этой технологии. Однако кинетическая энергия также может храниться в тяжелых вращающихся маховиках или энергия может храниться в виде топлива.
Наиболее часто используемый тип ИБП также является наиболее эффективным, его обычно называют с полным рабочим днем или с полным двойным преобразованием ИБП. Для любого ИБП входное электропитание представляет собой переменный ток (AC), который также требуется для большинства информационно-технологического оборудования (ITE).
Аккумуляторы, с другой стороны, представляют собой устройства постоянного тока (DC), поэтому все ИБП аккумуляторного типа должны преобразовывать — или выпрямлять — входящий переменный ток в постоянный для зарядки аккумуляторов. ИБП также должен подавать переменный ток на ITE, поэтому мощность постоянного тока должна быть преобразована обратно в переменный ток с помощью устройства, известного как инвертор.
Эта статья является частью
В ИБП с двойным преобразованием мощность непрерывно проходит через выпрямитель, а затем через инвертор к ITE.
Выходное напряжение и частота полностью изолированы от входного напряжения и частоты и не зависят от них. Они могут даже полностью отличаться от входных, поэтому технически эта система классифицируется как независимая от напряжения и частоты (VFI).
Независимо от напряжения и частоты: На рис. 1 ниже показана система VFI в нормальном режиме работы. Аномалии входной мощности решаются двумя способами. Устройство подавления перенапряжения (SPD) поглощает особенно сильные скачки напряжения. Они могут быть вызваны ударами молнии в линии электропередач, большие двигатели, используемые в лифтах или медицинском электронном оборудовании; сварщики или множество других источников. Но даже самые незначительные отклонения, в том числе провалы или провалы напряжения, никогда не передаются через ИБП VFI на выход.
Аккумуляторы являются отличными амортизаторами электрических ударов, но они также поддерживают стабильное и постоянное напряжение на инверторе, который полностью ресинтезирует напряжение и ток, так что мощность, подаваемая на ITE, является чистой и стабильной.
Подключение кондиционеров или других двигателей к ИБП, обслуживающему ITE, может исказить эту чистую выходную мощность, поэтому это не рекомендуется.
Обратите внимание на байпасную цепь вокруг ИБП. Мы рассмотрим это позже.
Батарея всегда находится в цепи при нормальной работе, выдавая небольшое количество энергии, когда это необходимо, например, во время отключения питания, поэтому не происходит ни малейшего прерывания выходной мощности.
При сбое питания от сети, как показано на рис. 2 ниже, батарея продолжает подавать накопленную энергию на инвертор, который продолжает подавать чистую энергию на ITE. Когда питание сети восстанавливается, энергия течет обратно через выпрямитель, питает инвертор и перезаряжает батареи.
Статический и сервисный байпас ИБП: ИБП не являются бесперебойными. Это электрические или механические устройства, поэтому они не только требуют текущего обслуживания, но и подвержены поломкам компонентов.
По этим причинам все системы ИБП имеют встроенный байпас для направления поступающего питания вокруг системы и, при необходимости, непосредственно на ITE.
Высококачественный SPD все еще находится в цепи, но лишь немногим лучше, чем работа домашней электроники от разветвителя с защитой от перенапряжения. Он не остановит перебои в подаче электроэнергии или не справится с провалами или отключениями напряжения. В случае отказа ИБП байпас немедленно срабатывает как статический переключатель .
Когда с системой должен работать технический специалист, байпас включается вручную для обеспечения безопасности внутренних компонентов. Если сетевое питание отключается, когда ИБП находится в режиме байпаса, питание ITE прерывается. Любая установка только с одним ИБП имеет эту уязвимость. На рис. 3 ниже показан ИБП в режиме байпаса.
Обратите внимание, что основные всплески были удалены, но падение напряжения сохраняется.
Работа в экономичном режиме: Первый закон термодинамики, закон сохранения энергии, гласит, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить.
Ни одно электрическое или механическое устройство не является эффективным на 100%, поэтому каждое преобразование несет потери, которые выделяются в виде тепла.
намного более эффективны, чем десять лет назад, и они сохраняют почти такую же эффективность от низкой до высокой нагрузки. Но потери есть и в выпрямителе, и в инверторе, которые устраняются, когда ИБП находится в режиме байпаса. Многие ИБП VFI теперь предлагают сложную версию байпаса, известную как 9.0030 экономичный режим (экономный режим) , как показано на рисунке 4 ниже. При необходимости ИБП в экономичном режиме может вернуться к полной работе VFI.
Когда потери в выпрямителе и инверторе устранены, мощность и затраты сохраняются до тех пор, пока не произойдет сбой питания и не потребуется полная работа ИБП. Некоторые пользователи настраивают систему на работу VFI в течение дня и автоматически переключают ее в экономичный режим ночью, если эти операции считаются менее важными. Эко-режим, как правило, очень надежен, но многие пользователи опасаются переключать режимы назад и вперед.
Кроме того, КПД новых ИБП VFI находится в пределах 1% или менее от того, что может быть достигнуто в экономичном режиме, поэтому многие пользователи теперь считают этот альтернативный режим работы ненужным.
Обратите внимание, что ИБП с экономичным режимом включают высококачественные фильтры, которые также несут небольшие потери, и что при переключении режимов обычно возникает кратковременная нестабильность. Эффективность эко-режима является статистической, но она может составлять 99%, если сбои питания случаются редко и кратковременны.
Линейный интерактивный ИБП: Настоящий линейный интерактивный ИБП, также известный как независимый от напряжения (VI) , называется так потому, что выходная частота совпадает с входной. Они выглядят практически так же, как ИБП VFI в экономичном режиме, за исключением размера их выпрямителей и невозможности переключения в режим VFI.
Меньший выпрямитель нужен только для зарядки аккумуляторов, которые помогают поглощать аномалии и повышать мощность при провалах напряжения.
Аккумуляторы полностью берут на себя управление при отключении электроэнергии. На рисунке 5 ниже показано, как батарея и инвертор помогают компенсировать колебания входного напряжения, работая параллельно с выходом.
На рис. 6 ниже показан линейно-интерактивный ИБП при сбое входящего обслуживания. Аккумулятор вступает во владение, как и в ИБП с двойным преобразованием, но байпас отключает электроэнергию от сети. Поскольку ITE большую часть времени работает от сети, второе преобразование через инвертор избегается до тех пор, пока не произойдет сбой питания, что устраняет один из компонентов потери эффективности.
Десять лет назад ИБП VI могли иметь преимущество в эффективности на 5% или более по сравнению с ИБП VFI, но огромные усовершенствования ИБП VFI сократили это значение до 1% или меньше.
Резервный ИБП: Рисунок 7 ниже обычно называется резервным ИБП и классифицируется как зависящий от напряжения и частоты (VFD) .
Как и в ИБП VI, питание подается непосредственно на ITE, но аккумулятор и инвертор не включаются в цепь до тех пор, пока не произойдет сбой питания. Выход фильтруется, но не так стабилен, как настоящий ИБП VI.
Как показано на рис. 8 ниже, при сбое питания электросеть отключается от цепи, а батарея и инвертор включаются. Существует некоторая нестабильность переключения, но задержка достаточно коротка для большинства блоков питания компьютеров. .
Когда восстанавливается электроэнергия (от сети или от генератора), инвертор отключается, сетевое питание снова включается, а батареи заряжаются от выпрямителя, который намного меньше, чем в ИБП VFI или VI.
К сожалению, резервные ИБП или ИБП с частотно-регулируемым приводом иногда рекламируются как линейно-интерактивные. Важно точно знать тип ИБП. Международно признанные обозначения VI и VFD обеспечивают абсолютное различие, но не всегда используются производителями, особенно для небольших систем.
Механические и небатарейные системы ИБП Существует три основных типа механических ИБП, два из которых также безбатарейные.
Все три являются настоящими VFI или системами двойного преобразования, но промежуточное преобразование чисто механическое:
- Комплекты мотор-генератор (МГ) объединяют двигатель с генератором. Двигатель эквивалентен выпрямителю в ИБП VFI, а генератор эквивалентен инвертору. Электроэнергия приводит в действие выпрямитель, который приводит в действие двигатель постоянного тока и заряжает аккумуляторы. При отключении электроэнергии батареи поддерживают работу двигателя, поэтому генератор продолжает подавать питание на нагрузку. Установки MG чаще используются для питания другого механического оборудования, такого как кондиционеры, чем для питания реальных ITE, хотя было время, когда они были довольно распространены на старых мейнфреймах.
- Дизельно-роторные ИБП (DRUPS) аналогичны комплектам MG, за исключением того, что в них нет аккумуляторов (за исключением запуска генератора), а встроенный дизельный двигатель запускается и поддерживает питание в случае сбоя в сети.
Маховик поддерживает вращение генератора достаточно долго, чтобы генератор стабилизировался, прежде чем механическая муфта прикрепит его к генератору. Опять же, они, как правило, используются больше для поддержания питания кондиционеров, чем для питания ITE. Их часто выбирают в качестве экономичной альтернативы отдельным генераторам, когда особенно важно поддерживать бесперебойное охлаждение. - ИБП с маховиком имеют сходство как с комплектами MG, так и с DRUPS, но с существенным отличием. Генератор приводится в действие электродвигателем, когда доступно питание от сети, но система включает только тяжелый маховик, чтобы поддерживать вращение генератора, обычно до тех пор, пока вспомогательный генератор не возобновит подачу питания. Маховик вращается на воздушных или магнитных подшипниках почти без трения в герметичном корпусе, который может поддерживать мощность в течение 30 секунд. Комбинированные блоки могут увеличивать продолжительность работы до нескольких минут, не выделяя тепла, характерного для других ИБП.
Маховик поддерживает вращение генератора достаточно долго, чтобы генератор стабилизировался, прежде чем механическая муфта прикрепит его к генератору. Опять же, они, как правило, используются больше для поддержания питания кондиционеров, чем для питания ITE. Их часто выбирают в качестве экономичной альтернативы отдельным генераторам, когда особенно важно поддерживать бесперебойное охлаждение.
Коэффициент мощности ИБП: Коэффициент мощности (pf) представляет собой разницу между реальной мощностью и полной мощностью. Это очень неправильно понимают, но очень важно знать покупателю. Исторически сложилось так, что большинство крупных ИБП имели коэффициент мощности 0,8, что означало, что ИБП на 100 киловольт-ампер (кВА) мог обеспечить только 80 киловатт (кВт) реальной мощности. Большинство современных ИБП имеют коэффициент мощности от 0,9 до 1,0, что означает, что реальная мощность в кВт намного ближе или даже равна полной мощности в кВА.
Центральный и распределенный ИБП: Распределенный ИБП обычно означает небольшие ИБП, установленные в каждом шкафу оборудования, хотя иногда ИБП устанавливается в каждом ряду шкафов. Существуют небольшие ИБП VFI, но многие из них имеют конструкцию VFD или VI, поэтому важно знать, какая технология приобретается. Небольшие ИБП, монтируемые в стойку, часто имеют коэффициент мощности всего 0,7, поэтому ИБП, рекламируемый как 1000 кВА, может выдавать только 700 Вт.
У них есть свое место, но обычно в ситуациях с одной или двумя стойками для оборудования, где централизованный автономный ИБП был бы неэкономичным.
Небольшие распределенные ИБП не всегда обслуживаются так же, как и более крупные системы, поэтому неисправные батареи часто остаются незамеченными, пока не становится слишком поздно.
Рекомендации по выбору и использованию систем ИБПСуществует несколько важных соображений по выбору системы ИБП, в том числе:
Модульность: Большинство современных аккумуляторных ИБП являются модульными. Они состоят из нескольких более мелких блоков ИБП и аккумуляторов, которые можно комбинировать по мере необходимости для обеспечения емкости, резервирования или того и другого. Больше нет необходимости перекупать в ожидании долгосрочного роста. Рама просто должна быть достаточно большой для долгосрочных ожиданий.
Реальные модули можно приобрести и установить по мере необходимости, а также можно установить один или два дополнительных модуля для обеспечения резервирования.
Например, ИБП мощностью 100 кВт может иметь шесть модулей мощностью 20 кВт для обеспечения резервирования по схеме N+1. Емкость батареи может быть добавлена модульно таким же образом. Кроме того, модули в большинстве систем поддерживают горячую замену , поэтому неисправный модуль может быть удален и возвращен на завод, а замена отправлена в одночасье для установки пользователем без прерывания работы.
Как отмечалось выше, ИБП с маховиком также можно комбинировать по модульному принципу для увеличения размера, продолжительности работы и/или резервирования. Однако они должны добавляться и обслуживаться обученным персоналом.
Ступенчатая функция: Когда на электрическое оборудование внезапно воздействуют большие нагрузки, питание может на мгновение стать нестабильным, например, когда электричество восстанавливается в домах и свет мерцает, или когда большие двигатели включаются и свет на мгновение тускнеет. Это вызывает наибольшую озабоченность при работе с резервированием ИБП 2N, поскольку при выходе из строя одного ИБП требуется, чтобы второй ИБП мгновенно принял на себя всю нагрузку.
Это также вызывает беспокойство в ИБП с частотно-регулируемым приводом, где полная нагрузка передается на инвертор при сбое питания, и может быть проблематичным в системах VI или в системах, работающих в экономичном режиме. При оценке больших систем ИБП важно, чтобы инженер-электрик получил данные о переходных нагрузках от поставщиков ИБП, сравнил их и объяснил результаты владельцу.
Батареи и срок службы батарейАккумуляторы — это развивающаяся технология, особенно из-за их более широкого использования в электромобилях. Батареи тяжелые, поэтому всегда следует проверять прочность конструкции пола. Сегодня широко используются три типа батарей:
- Залитые свинцово-кислотные или мокрые аккумуляторы являются самыми дорогими, но имеют самый длительный срок службы — обычно 25 лет и более. Однако для них требуются отдельные противопожарные помещения с канализацией для кислоты, сигнализацией обнаружения водорода, вытяжными вентиляторами, станциями для промывки глаз, дренчерным душем и защитным снаряжением. Они также являются самыми тяжелыми, требуют регулярного обслуживания и обычно используются в самых крупных и сложных установках.
- Свинцово-кислотный клапан с регулируемым клапаном (VRLA) , также известные как герметичные элементы, используют пастообразный электролит вместо жидкости и содержатся в герметичной упаковке с небольшими вентиляционными отверстиями. Они заряжаются медленнее, чем мокрые элементы, чтобы избежать выделения водорода, поэтому их можно использовать в любом месте без специальной конструкции или защиты. Гарантия обычно составляет 10 лет, но фактический срок службы часто составляет всего 3-5 лет в зависимости от местной стабильности электропитания и частоты частичной разрядки и перезарядки батарей. Аккумуляторы VRLA с более длительным сроком службы доступны по более высокой цене, но обычно должны быть указаны. VRLA несколько менее тяжелые, чем мокрые ячейки.
- Ионно-литиевые (Li-ion) — это новейшие доступные батареи, которые можно использовать без специальных помещений или конструкции в большинстве юрисдикций. Возможно, до сих пор есть города, которые считают их опасными, но их химический состав и конструкция совершенно отличаются от тех, что загорелись в сверхкомпактной электронике. Литий-ионные батареи меньше и легче, чем VRLA, их можно частично разряжать и перезаряжать без ухудшения характеристик, и ожидается, что они будут иметь более длительный срок службы, чем VRLA. Однако они все еще слишком новы для долгосрочных данных.
Они также являются самыми тяжелыми, требуют регулярного обслуживания и обычно используются в самых крупных и сложных установках.
Возможно, до сих пор есть города, которые считают их опасными, но их химический состав и конструкция совершенно отличаются от тех, что загорелись в сверхкомпактной электронике. Литий-ионные батареи меньше и легче, чем VRLA, их можно частично разряжать и перезаряжать без ухудшения характеристик, и ожидается, что они будут иметь более длительный срок службы, чем VRLA. Однако они все еще слишком новы для долгосрочных данных.Срок службы батареи: Системы ИБП выделяют тепло, независимо от типа батареи, поэтому существует ограничение на то, как долго ИБП может работать без кондиционирования воздуха. Фактический предел зависит от таких факторов, как размер помещения, другое оборудование и тепловая нагрузка здания, но общепринятое правило составляет от 30 до 60 минут.
В какой-то момент ИБП перегреется и перейдет в самозащитное тепловое отключение. Таким образом, без генератора для перезапуска охлаждения более длительное время работы от батарей является пустой тратой места и денег и значительно увеличивает стоимость замены батарей, особенно при использовании батарей VRLA.
Выход из строя одной батареи требует замены всей цепочки, иначе другие элементы выйдут из строя преждевременно. Если ИТ-персонал заботится о упорядоченном отключении, это лучше сделать с помощью функции, доступной на большинстве крупных ИБП, которая отправляет сигнал по сети для отключения ITE, когда срок службы батареи достигает заданного уровня.
С генераторами ИБП часто настраиваются на несколько минут автономной работы от батареи. Генераторы качества должны запускаться и стабилизироваться в течение нескольких секунд, но иногда требуется более длительное время, чтобы обеспечить время на случай, если генераторы не запустятся. В этом не должно быть необходимости при использовании резервных генераторов.
Комплекты батарей: Чаще всего выходит из строя батарея. Поэтому в наилучшей конфигурации для обеспечения требуемой продолжительности работы используется как минимум два комплекта батарей.
Мониторинг и техническое обслуживание аккумуляторов: Многие новые системы ИБП включают средства мониторинга аккумуляторов сторонних производителей.
Если они этого не делают, это должно быть указано как дополнительное требование. Аккумуляторы, как правило, выходят из строя, когда внезапно оказываются под нагрузкой, а именно тогда, когда они больше всего нужны. Существует несколько типов мониторов, и среди производителей ведутся споры о том, какой из них лучше, но любая система мониторинга предупредит о слабых или неисправных ячейках до того, как произойдет авария. Влажные камеры требуют регулярного обслуживания. Батареи следует заменять всякий раз, когда мониторинг указывает на слабую ячейку.
Трансформаторы и заземление: Обратите внимание, что на иллюстрациях ИБП не показаны ни входные, ни выходные трансформаторы. Трансформаторы когда-то были стандартными в электронных ИБП, но теперь их редко можно увидеть, что в значительной степени объясняет повышение эффективности. Устранение трансформаторов имеет еще одно потенциальное преимущество и два потенциальных недостатка:
- Преимущество. Если входное и выходное напряжения совпадают, нет необходимости в полном циклическом байпасе, включающем трансформаторы, которого нет в сервисном байпасе.
- Недостаток. Если входное и выходное напряжения должны различаться, трансформаторы требуются не только на входе или выходе, но и полный обходной байпас, включающий еще один трансформатор.
- Недостаток. Отсутствует выходной трансформатор для изоляции нагрузки от ИБП. Поэтому инженер-электрик должен проявлять особую осторожность при проектировании системы заземления и решении проблем, связанных с устранением неисправностей, обычно называемых короткими замыканиями, которые могут вывести из строя выходные транзисторы ИБП. Это часто делается с помощью внешних распределительных трансформаторов в крупных распределительных устройствах.
Если входное и выходное напряжения совпадают, нет необходимости в полном циклическом байпасе, включающем трансформаторы, которого нет в сервисном байпасе. VI и VFD могут быть проблематичными из-за нестабильного питания.
Поскольку перед устойчивым восстановлением питания обычно наблюдается одно или несколько мерцаний, в этих ИБП предусмотрена логика, которая не позволяет им вернуться к нормальной работе до тех пор, пока питание не стабилизируется.
VI и VFD не следует использовать в местах с нестабильной подачей электроэнергии, поскольку они также имеют функцию блокировки, которая не позволяет им вернуться в нормальное состояние, если они переключаются туда-сюда слишком часто, что требует ручного восстановления. Та же проблема может возникнуть, если генераторы переключаются на нагрузку слишком быстро и то увеличиваются, то уменьшаются, пытаясь поглотить нагрузку.
Последнее обновление: май 2022 г.
Продолжить чтение Про источники бесперебойного питания (ИБП)- UPS предоставляет план Agile для модернизации устаревших приложений
- Интеллектуальные функции ИБП для лучшего резервного питания
- 4 поставщиков ИБП для центров обработки данных для оценки
- Исследователи обнаружили уязвимости в устройствах APC Smart-UPS
- PDU-UPS развивается медленно, предлагает партнерам модульность
Обещание водорода: как топливные элементы могут питать центры обработки данных с низким уровнем выбросов углерода
Автор: Флер Дойдж
Бесперебойное питание в центре обработки данных: выбор между устойчивостью и безотказной работой
Автор: Флер Дойдж
- Модульные системы ИБП
обеспечивают гибкие возможности управления питанием
Автор: Роберт Макфарлейн
- Функции интеллектуального ИБП
для лучшего резервного питания
Автор: Джейкоб Раунди
SearchWindowsServer
- Сравнение инструментов EDR для Windows Server
Windows Server 2022 поставляется с собственными технологиями безопасности для защиты предприятия.
Но средства обнаружения конечных точек и реагирования … - Microsoft решит проблему нулевого дня Windows во вторник январского патча
Компания также выпускает пять исправлений, все из которых имеют рейтинг важности, для устранения уязвимостей в локальной среде Exchange …
- Как использовать Microsoft Sentinel с Office 365 для поиска рисков
Продукт безопасности пытается выявить угрозы, исходящие от приложений и служб, а затем помогает предприятию с …
Но средства обнаружения конечных точек и реагирования …Облачные вычисления
- Последний Google Cloud AI проливает свет на автоматизацию розничной торговли
Автоматизированные системы отслеживания запасов на основе ИИ не идеальны. Однако ритейлерам с высокими показателями упущенных продаж не хватает…
- Как настроить автомасштабирование в службе Azure Kubernetes
Изучите параметры масштабирования в AKS, такие как горизонтальный модуль и средство автомасштабирования кластера.
Затем следуйте пошаговому руководству по … - Варианты IaaS и PaaS на AWS, Azure и Google Cloud Platform
Хотите перенести рабочие нагрузки вашей организации в облако? Узнайте о преимуществах и недостатках вариантов IaaS и PaaS…
Затем следуйте пошаговому руководству по …Хранение
- Next Pathway предлагает перевод кода ETL как SaaS
Облако Shift от Next Pathway предоставит компаниям возможность оплаты по мере необходимости для выполнения преобразования кода ETL для данных …
- Понимание перегрева SSD и что с этим делать
SSD легко перегревается, но есть несколько способов его охлаждения. Сохраняйте спокойствие и избегайте повреждения данных SSD …
- Поставщики систем хранения стремятся обеспечить устойчивость
Затраты на электроэнергию растут, а экологичность в моде. Но поставщики систем хранения могут с трудом убедить клиентов бороться с.
..
..ОСНОВЫ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ – Электроника длины волны
Знакомство с источниками питания
Электропитание является основой любой электронной системы, а источник питания питает систему. Выбор правильного источника питания может быть критическим отличием между устройством, работающим на оптимальных уровнях, и устройством, которое может давать противоречивые результаты.
В дополнение к источникам питания переменного тока (AC) в постоянный (DC) также доступны преобразователи постоянного тока в постоянный. Если в вашей системе уже имеется постоянный ток, преобразователь постоянного тока в постоянный может быть лучшим выбором, чем переменный ток, обсуждаемый ниже.
Источники питания постоянного тока бывают нерегулируемыми или регулируемыми. Регулируемые источники питания поставляются в нескольких вариантах, включая линейные, импульсные и аккумуляторные.
Основы преобразования переменного тока в постоянный
Источник питания берет переменный ток из настенной розетки, преобразует его в нерегулируемый постоянный ток и снижает напряжение с помощью входного силового трансформатора, обычно понижая его до напряжения, требуемого нагрузкой.
Из соображений безопасности трансформатор также отделяет выходное питание от сетевого входа.
Рисунок 1 , Рисунок 2 и Рисунок 3 иллюстрируют общее преобразование переменного тока в постоянный.
Переменный ток имеет форму синусоидальной волны, при этом напряжение меняется с положительного на отрицательное с течением времени.
Рис. 1. Переменный ток от настенной розетки
На первом этапе процесса напряжение выпрямляется с помощью набора диодов. Выпрямление преобразует синусоидальный переменный ток. Выпрямитель преобразует синусоидальные волны в серию положительных пиков.
Рис. 2: Полноволновое выпрямление
После выпрямления напряжения в форме волны все еще остаются колебания — время между пиками, — которые необходимо устранить. Затем выпрямленное переменное напряжение фильтруется или «сглаживается» конденсатором.
Конденсатор, как правило, довольно большой и создает резервуар энергии, которая подается на нагрузку при падении выпрямленного напряжения.
Входящая энергия накапливается в конденсаторе на переднем фронте и расходуется при падении напряжения. Это значительно уменьшает величину падения напряжения и сглаживает напряжение. Увеличение накопительной емкости конденсатора обычно приводит к более качественному источнику питания.
На рис. 3 показано выпрямленное напряжение и то, как конденсатор сглаживает падение напряжения.
Рис. 3: Двухполупериодный выпрямитель + конденсатор
После завершения преобразования напряжения на выходе остаются некоторые колебания, называемые пульсациями. В регулируемом источнике питания напряжение затем проходит через стабилизатор, чтобы создать фиксированный выход постоянного тока с меньшими пульсациями.
Сравнение источников питания
Источники питания переменного тока бывают двух видов: нерегулируемые и регулируемые. Нестабилизированный источник питания является самым основным типом источника питания и не может подавать постоянное напряжение на нагрузку, в то время как регулируемый источник питания имеет множество различных вариантов конструкции.
Линейные преобразователи наименее сложны, но также выделяют больше всего тепла, в то время как переключаемые преобразователи сложнее и холоднее, но создают больше шума. Аккумуляторы обычно представляют собой переключаемые преобразователи. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но какой из них использовать, зависит главным образом от типа приложения и условий, в которых оно будет выполняться.
Таблица 1 иллюстрирует классификацию типов блоков питания и обобщает многие плюсы и минусы каждого типа.
| НЕРЕГУЛИРУЕМЫЙ | РЕГУЛИРУЕМАЯ | ||
|---|---|---|---|
Pro:
Con:
| Про:
Con:
| ||
| ЛИНЕЙНАЯ | ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫЙ | АККУМУЛЯТОР | |
Про:
Con:
| Про:
Con:
| Про:
Con:
| |
Таблица 1: Типы источников питания
AC-DC Основные принципы
Переменный ток генерируется электронами, текущими в переменных направлениях.
Постоянный ток генерируется электронами, текущими только в одном направлении.
Переменный ток также называется сетевым электричеством, бытовым током, бытовым питанием, сетевым питанием или питанием от стены, потому что это напряжение, подаваемое через стенную розетку. Во всем мире переменное напряжение колеблется от 100 до 240 В. Скорость изменения направления обычно составляет от 50 до 60 раз в секунду и обозначается как Герц (Гц). Двумя наиболее распространенными частотами являются 50 Гц и 60 Гц.
Оборудование, предназначенное для работы на переменном токе, как правило, требует больших величин напряжения, поэтому напряжение понижается не так часто, как оборудование, работающее на постоянном токе.
Постоянный ток обеспечивает постоянную подачу тока к устройству. Поскольку изначально подается переменный ток, мощность сначала должна быть преобразована из переменного тока в постоянный.
Большинству небольших электронных устройств (таких как компьютеры) требуется постоянный ток для работы с преобразователем переменного тока в постоянный от сетевой розетки.
Переменный ток используется для оборудования с двигателями (например, холодильники). Какой тип тока использовать, зависит от питаемой нагрузки.
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: ХОТЯ И ПЕРЕМЕННЫЙ, И ПОСТОЯННЫЙ ТОКИ МОГУТ ПОРАЖАТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ ПУНКТ, ПОТОМУ ЧТО ТЕКУЩАЯ МОЩНОСТЬ НАМНОГО БОЛЬШЕ. УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ВСЁ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ПОДКЛЮЧАЕМОЕ К СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ИСПОЛЬЗУЕТ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ ЦЕПИ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ (GFCI).
Теория нестабилизированных источников питания
Поскольку нестабилизированные источники питания не имеют встроенных регуляторов напряжения, они, как правило, предназначены для получения определенного напряжения при определенном максимальном выходном токе нагрузки. Обычно это настенные зарядные устройства, которые превращают переменный ток в небольшую струйку постоянного тока и часто используются для питания таких устройств, как бытовая электроника.
Они являются наиболее распространенными адаптерами питания и получили прозвище «настенная бородавка».
Выходное напряжение постоянного тока зависит от внутреннего понижающего трансформатора напряжения и должно максимально соответствовать току, требуемому нагрузкой. Обычно выходное напряжение будет уменьшаться по мере увеличения выходного тока на нагрузку.
При использовании нерегулируемого источника питания постоянного тока выходное напряжение зависит от размера нагрузки. Обычно он состоит из выпрямителя и сглаживающего конденсатора, но без регулирования для стабилизации напряжения. Он может иметь схемы безопасности и лучше всего подходит для приложений, не требующих точности.
Рис. 4. Блок-схема — нерегулируемый линейный источник питания
Преимущества нерегулируемых источников питания заключаются в том, что они долговечны и могут быть недорогими. Однако их лучше всего использовать, когда точность не требуется. Их остаточная пульсация аналогична показанной на рис.
3.
ПРИМЕЧАНИЕ. Компания Wavelength не рекомендует использовать нерегулируемые источники питания ни с одним из наших продуктов.
Теория регулируемого источника питания
Регулируемый источник постоянного тока представляет собой нерегулируемый источник питания с добавлением регулятора напряжения. Это позволяет напряжению оставаться стабильным независимо от величины тока, потребляемого нагрузкой, при условии, что заданные пределы не превышены.
Рис. 5. Блок-схема — регулируемый источник питания
В регулируемых источниках питания схема постоянно отбирает часть выходного напряжения и регулирует систему, чтобы поддерживать выходное напряжение на требуемом уровне. Во многих случаях для обеспечения ограничения тока или напряжения, фильтрации шумов и регулировки выходного сигнала включаются дополнительные схемы.
Линейный, коммутируемый или аккумуляторный?
Существует три подгруппы регулируемых источников питания: линейные, импульсные и аккумуляторные.
Из трех основных конструкций регулируемых источников питания линейная является наименее сложной системой, но у импульсного питания и питания от батареи есть свои преимущества.
Линейный источник питания
Линейные источники питания используются, когда наиболее важны точная регулировка и устранение помех. Хотя они не являются самым эффективным источником питания, они обеспечивают наилучшую производительность. Название происходит от того факта, что они не используют переключатель для регулирования выходного напряжения.
Линейные источники питания доступны уже много лет, и они широко используются и надежны. Они также относительно бесшумны и доступны в продаже. Недостатком линейных источников питания является то, что они требуют более крупных компонентов, следовательно, они больше и рассеивают больше тепла, чем импульсные источники питания. По сравнению с импульсными источниками питания и батареями они также менее эффективны, иногда демонстрируя КПД всего 50%.
Импульсный источник питания
Импульсные источники питания (SMPS) более сложны в конструкции, но имеют большую гибкость в отношении полярности и при правильном проектировании могут иметь КПД 80% и более. Хотя в них больше компонентов, они меньше и дешевле, чем линейные источники питания.
Рис. 6. Блок-схема — регулируемый импульсный источник питания
Одним из преимуществ коммутируемого режима является то, что потери в коммутаторе меньше. Поскольку SMPS работают на более высоких частотах, они могут излучать шум и мешать другим цепям. Должны быть приняты меры по подавлению помех, такие как экранирование и соблюдение протоколов компоновки.
Преимущество импульсных источников питания заключается в том, что они, как правило, небольшие и легкие, имеют широкий диапазон входного напряжения и более высокий диапазон выходного напряжения, а также гораздо более эффективны, чем линейные источники питания. Однако SMPS имеет сложную схему, может загрязнять сеть переменного тока, более шумен и работает на высоких частотах, требующих подавления помех.
Аккумуляторный источник питания
Аккумуляторный источник питания представляет собой третий тип источника питания и, по сути, является мобильным накопителем энергии. Питание от батарей создает незначительный шум, мешающий работе электроники, но теряет емкость и не обеспечивает постоянного напряжения по мере разрядки батарей. В большинстве приложений, использующих лазерные диоды, батареи являются наименее эффективным способом питания оборудования. Большинству аккумуляторов трудно подобрать правильное напряжение для нагрузки. Использование аккумулятора, рассеиваемая внутренняя мощность которого может превышать мощность драйвера или контроллера, может привести к повреждению устройства.
Выбор источника питания
- При выборе источника питания необходимо учитывать несколько требований.
- Требования к мощности нагрузки или цепи, включая
- напряжение
- текущий
- Функции безопасности, такие как ограничения напряжения и тока для защиты нагрузки.
- Физический размер и эффективность.
- Помехоустойчивость системы.
Предупреждение о перегрузке по току
Наряду с приведенными выше соображениями, источник питания должен работать при меньшем максимальном номинальном выходном токе. Нагрузки, потребляющие больше тока, чем рассчитано на адаптер, могут привести к непостоянным результатам или неисправности устройства. Перегрузка преобразователя может привести к перегреву и, в конечном итоге, к выходу из строя, что потенциально может привести к пожару или повреждению самой нагрузки.
Важные характеристики
Хотя все характеристики блоков питания важны, некоторые из них более важны, чем другие. Несколько замечаний:
Выходной ток: Максимальный ток, который может подаваться на нагрузку.
Регулирование нагрузки: Регулирование нагрузки показывает, насколько хорошо регулятор может поддерживать свою выходную мощность при изменении тока нагрузки, и обычно измеряется в милливольтах (мВ) или как максимальное выходное напряжение.
Шум и пульсация: Шум — это любые дополнительные и нежелательные электронные помехи, а пульсация — это небольшое изменение напряжения при преобразовании переменного тока в постоянный. Обычно они объединяются в одно измерение. В импульсных источниках питания измерения даются в размахе, показывая степень шумовых пиков, возникающих при переключении.
Защита от перенапряжения: Иногда выходное напряжение может превышать номинальные значения и может повредить нагрузку. Защита от перенапряжения представляет собой схему, которая отключает источник питания в случае превышения предельных значений напряжения.
Защита от перегрузки : Защита от перегрузки — это мера безопасности, используемая для предотвращения повреждений в случае короткого замыкания или перегрузки по току. Как и автоматический выключатель в доме, защита от перегрузки отключает подачу питания, чтобы нагрузка не была повреждена.
Эффективность : Эффективность — это соотношение мощности, получаемой из энергосистемы, которая эффективно преобразуется в мощность постоянного тока.
Хороший источник питания SMPS будет работать с КПД не менее 80%, а при правильном проектировании системы может работать даже с более высокой скоростью. Эффективная система уменьшит тепловыделение и может сэкономить энергию.
Шум и пульсация
Шум и пульсация являются артефактами преобразования переменного тока в постоянный и являются побочным продуктом выпрямления и переключения. Во время преобразования переменная синусоида не может быть полностью подавлена. Эти артефакты обычно объединяются в одну спецификацию, представленную в размахе напряжения, показывающую степень шумовых всплесков, возникающих при переключении, которые могут негативно повлиять на чувствительные приборы.
Небольшие колебания напряжения называются пульсациями. Во многих случаях количество колебаний зависит от того, насколько хорошо источник питания соответствует нагрузке.
Шум — это нежелательные дополнения, возникающие за пределами обычной пульсации. Он исходит от многих других источников, включая коммутационные и электронные помехи, создаваемые вне источника питания, например, от расположенной поблизости электроники.
Шум обычно возникает в сочетании с пульсацией и гораздо более изменчив и непредсказуем. Шум переключения обычно возникает на очень высоких частотах.
На рис. 7 показан пример шума (созданного при переключении) и пульсаций в источнике питания среднего качества.
Рис. 7. Пульсации и шум для регулируемой, коммутируемой мощности, типичный источник питания среднего качества
Рис. 8 иллюстрирует шумовой потенциал регулируемого линейного источника питания. Несмотря на то, что пульсации регулируемого импульсного источника питания намного меньше, они все же могут быть достаточно значительными, чтобы маскировать данные. Если шум и пульсации очень высоки, слабые сигналы могут быть подавлены или срок службы оборудования может значительно сократиться. Однако при качественном блоке питания его можно практически исключить.
Рис. 8. Пульсации и шум регулируемой линейной мощности, типичный источник питания среднего качества
Часто задаваемые вопросы
- Какой ток требуется моему источнику питания?
Хорошее эмпирическое правило состоит в том, чтобы объединить количество тока привода, необходимого для удовлетворения потребностей нагрузки, и тока, необходимого для питания контроллеров, а затем добавить 10% в качестве буфера. - Можно ли использовать один и тот же источник питания для управления температурным и лазерным контроллерами?
Да, если выбранное напряжение соответствует потребностям нагрузки и находится в пределах зоны безопасной эксплуатации (SOA) контроллера, а лазер, термоэлектрический датчик и датчик температуры не связаны электрически через землю.
Дополнительные сведения о SOA см. в документе Application Note AN-LDTC01: The Principle of Safe Operating Area.
Для получения дополнительной информации о заземлении см. Указания по применению AN-LD16: Заземление со специальными конфигурациями лазерных диодов. - Можно ли использовать один и тот же источник питания для одновременного управления несколькими регуляторами температуры?
Да, но они должны быть соединены звездой (индивидуальные), а не последовательные (связанные), чтобы обеспечить одинаковое напряжение на каждом блоке. - Можно ли использовать источник питания 30 В с регулятором температуры, технические характеристики которого рассчитаны на 5–30 В?
Да, если напряжение нагрузки достаточно высокое. Используйте калькулятор безопасной рабочей зоны (SOA) для контроллера, чтобы определить, совместимы ли нагрузка и напряжение питания. - Можно ли использовать источник питания 4,5 В?
Ознакомьтесь с минимальными характеристиками контроллера в разделе «Абсолютные максимумы» таблицы данных. Если разрешено, вычтите соответствующее падение напряжения на контроллере из 4,5 В, чтобы увидеть, будет ли достаточно напряжения для нагрузки. - Какой длины должны быть мои кабели?
Более длинные кабели создают больше шума и допускают большее падение напряжения между источником питания и нагрузкой. Чтобы свести к минимуму влияние шума, скрутите кабели вместе или используйте экранированные кабели. Чтобы свести к минимуму падение напряжения, делайте их как можно короче. - Провода какого сечения следует использовать?
Манометр определяет допустимую нагрузку по току и должен превышать спецификацию нагрузки. Например, используя Таблицу 2, в которой показаны некоторые стандартные сечения и грузоподъемность для сплошного провода, для нагрузки 2 А потребуется провод 20 калибра, а не 22 калибра. Это связано с тем, что провод 20 калибра допускает 3,2 Ток, который превышает требование 2 А.
Используйте калькулятор безопасной рабочей зоны (SOA) для контроллера, чтобы определить, совместимы ли нагрузка и напряжение питания.
Например, используя Таблицу 2, в которой показаны некоторые стандартные сечения и грузоподъемность для сплошного провода, для нагрузки 2 А потребуется провод 20 калибра, а не 22 калибра. Это связано с тем, что провод 20 калибра допускает 3,2 Ток, который превышает требование 2 А.| ДАТЧИК AWG | ДИАМЕТР (дюймы) | ДОПУСТИМЫЙ ТОК (А) | СОПРОТИВЛЕНИЕ на 1000 кв. футов (Ом) |
|---|---|---|---|
| 8 | 0,128 | 50 | 0,628 |
| 10 | 0,102 | 30 | 0,999 |
| 12 | 0,081 | 25 | 1,588 |
| 14 | 0,064 | 20 | 2,525 |
| 16 | 0,051 | 10 | 4.016 |
| 18 | 0,040 | 5 | 6.385 |
| 20 | 0,032 | 3,2 | 10,15 |
| 22 | 0,025 | 2,0 | 16. 14 |
| 24 | 0,020 | 1,25 | 25,67 |
| 26 | 0,016 | 0,80 | 40,81 |
| 28 | 0,013 | 0,53 | 64,90 |
| 30 | 0,010 | 0,31 | 103,2 |
ПРИМЕЧАНИЕ: сопротивление измеряется при 20°:C.
Таблица 2: Американский калибр проводов (AWG) для одножильных проводов
Немного истории
На заре распределения электроэнергии стандартным током в Европе был переменный ток (AC), а в США — постоянный ток (DC). ). Основной электрической нагрузкой была лампочка, которая была разработана Томасом А. Эдисоном для использования постоянного тока. Раннее соперничество между тем, какая система распределения электроэнергии будет доминировать на рынке в США, называлось «Война токов» и обычно олицетворялось как конфликт между изобретателем Эдисоном (Con Edison/General Electric) и предпринимателем Джорджем Вестингаузом (Westinghouse Electric), который инвестировал в технология переменного тока как метод распределения электроэнергии.
Конфликт был на самом деле гораздо масштабнее, поскольку американские и европейские компании были лично заинтересованы в упадке того или иного типа.
Недостатком переменного тока в то время было то, что нагрузка на систему влияла на включение и выключение приборов, влияя на другие, использующие линию. Преимущество постоянного тока заключалось в том, что он использовал только необходимый ток и не влиял на остальную нагрузку на линии.
К несчастью для сторонников постоянного тока, падение напряжения на проводах от источника к выходу было значительным, и разные напряжения не могли передаваться по одним и тем же проводам. Это означало, что для генерации постоянного тока требовалось, чтобы электростанции располагались примерно в нескольких милях от пункта назначения, и для каждого необходимого напряжения было протянуто несколько проводов, что было непомерно дорого для сельских общин. Еще одним недостатком было то, что постоянный ток был действительно применим только для небольших приборов, поскольку низкие напряжения были слишком неэффективными, чтобы их можно было масштабировать для технологий, требующих больших напряжений.
