- •Линейные и импульсные источники вторичного электропитания. Упрощенные функциональные схемы. Сравнение импульсных и линейных источников питания. Элементная база ип.
- •Линейные источники питания. Обобщенная структурная схема линейного источника питания. Основные элементы устройства.
- •Принцип построения импульсных блоков питания.
- •Сигнальные функции
- •Проблемы, связанные с блоками питания. Оценка потребляемой мощности источника.
- •Параметры блоков питания персональных компьютеров. Подключение источника питания при замене.
«Источники питания СВТ»
Классификация источников питания ПК. Схема подачи питания. Разводка разъемов питания системных плат формата АТХ.
Основной функцией источника электропитания является обеспечение стабильного выходного напряжения при изменении входного напряжения, выходного тока и рабочей температуры. Все ИП можно разделить на две группы: источники первичного электропитания, и источники вторичного электропитания.
Источники первичного электропитания. К данной группе ИП относятся: химические источники тока (гальванические элементы, батареи и аккумуляторы); термобатареи; (солнечные батареи); топливные элементы; биохимические источники тока; атомные элементы; электромашинные генераторы.
Классификация источников вторичного электропитания. Источники вторичного электропитания можно классифицировать по следующим параметрам:
1. По типу питающей цепи:
ИП, использующие электрическую энергию, получаемую от однофазной сети переменного тока;
ИП, использующие электрическую энергию, получаемую от трехфазной сети переменного тока;
ИП, использующие электрическую энергию автономного ис точника постоянного тока.
2. По напряжению на нагрузке:
ИП низкого (до 100 В) напряжения;
ИП среднего (от 100 до 1000 В) напряжения;
ИП высокого (свыше 1000 В) напряжения.
3. По мощности нагрузки:
ИП малой мощности (до 100 Вт);
ИП средней мощности (от100 до 1000 Вт);
ИП большой мощности (свыше 1000 Вт).
4. По роду тока нагрузки:
ИП с выходом на переменном токе;
ИП с выходом на постоянном токе;
ИП с выходом на переменном и постоянном токе.
5. По числу выходов:
одноканальные ИП, имеющие один выход постоянного или переменного тока;
многоканальные ИП, имеющие два или более выходных напряжений.
6. По стабильности напряжения на нагрузке:
стабилизированные ИП;
нестабилизированные ИП.
Стабилизированные источники питания имеют в своем составе, по крайней мере, один стабилизатор напряжения (тока) и могут быть разделены:
а) по характеру стабилизации напряжения:
ИП с непрерывным регулированием; ИП с импульсным регулированием.
б) по характеру обратной связи:
параметрические;
компенсационные;
комбинированные;
Линейные и импульсные источники вторичного электропитания. Упрощенные функциональные схемы. Сравнение импульсных и линейных источников питания. Элементная база ип.
Блок питания обеспечивает напряжениями различные устройства. Любые ИП принято делить на линейные и импульсные.
В линейных ИП переменное напряжение питающей сети преобразуется трансформатором, выпрямляется, подвергается низкочастотной фильтрации и стабилизируется (рис.1.3.). В нестабилизированных ИП нагрузка подключается непосредственно к выходу фильтра низкой частоты. В стабилизаторах линейных ИП осуществляется непрерывное регулирование: последовательно или параллельно с нагрузкой включается регулирующий элемент (транзистор), управляемый сигналом обратной связи, за счет чего выходное напряжение поддерживается на постоянном уровне.
Рис. 1.3. Упрощенная функциональная схема линейного стабилизированного источника питания.
Отличительная особенность линейных стабилизаторов напряжения заключается в том, что их выходное напряжение всегда ниже нестабилизированного входного напряжения. Кроме этого выходное напряжение UBbIX всегда имеет одинаковую полярность с входным напряжением UBX.
Импульсные ИП непосредственно выпрямляют и фильтруют напряжение питающей сети переменного тока без использования первичного силового трансформатора, который для частоты 50 Гц имеет значительные вес и габариты. Выпрямленный и отфильтрованный постоянный ток коммутируется мощным электронным ключом, затем преобразуется высокочастотным трансформатором, снова выпрямляется и фильтруется (рис. 1.4).
Электронный ключ управляется специальным сигналом, формируемым схемой управления. В устройстве может быть обратная связь по напряжению, благодаря которой стабилизируется выходное напряжение (управляющий сигнал формируется в зависимости от разности напряжений выходного и опорного). Из-за высокой частоты переключения (от 20 кГц и выше), трансформаторы и конденсаторы фильтров имеют намного меньшие размеры, чем их низкочастотные (50 Гц) эквиваленты. Достоинством импульсных ИП является высокий КПД - 60 - 80% (КПД линейных ИП, как правило, не превышает 40 - 50%).
Сравнение импульсных и линейных источников питания.
Несмотря на то, что линейные ИП имеют много достоинств, таких как:
простота,
малые уровни пульсаций выходного напряжения и шума,
отличные значения нестабильности по напряжению и току,
малое время восстановления нормативного уровня выходного напряжения после скачкообразного изменения тока нагрузки.
Главными их недостатками, ограничивающими их применение, являются: низкий КПД, значительные масса и габариты.
Импульсные ИП находят широкое применение главным образом благодаря их значительно большой удельной мощности и большой эффективности. Важным достоинством импульсных ИП является большое время удержания, то есть время, в течение которого выходное напряжение ИП остается в допустимых пределах при пропадании входного напряжения. Особую актуальность это приобретает в цифровых вычислителях и компьютерах.
Обобщенные результаты сравнения линейных и импульсных ИП представлены в табл. 1.1.
Элементная база ИП.
В качестве базовых электрорадиоэлементов ИП используются:
полупроводниковые диоды, стабилитроны и стабисторы, тиристоры, транзисторы;
трансформаторы и дроссели (низкочастотные и высокочастотные);
конденсаторы (в основном оксидные, имеющие большую удельную емкость);
линейные интегральные микросхемы (операционные усилители, усилители низкой частоты);
интегральные стабилизаторы напряжения и тока (линейные и импульсные);
интегральные микросхемы, входящие в состав импульсных ИП (конверторы, однотактные и двухтактные,ШИМ - контроллеры, специализированные схемы управления импульсными источниками вторичного электропитания);
8) устройства индикации (лампы накаливания и светодиоды, аналоговые и цифровые индикаторы);
9) предохранители (плавкие, биметаллические, электронные). Современная тенденция развития ИП такова, что они строятся в основном с применением интегральных микросхем, а доля дискретных активных элементов в них постоянно уменьшается.
Таблица 1.1. Сравнение импульсных и линейных ИП
Параметр (Возможность) |
Линейный |
Импульсный |
|
ИП |
ИП |
КПД |
40-55% |
60-80% |
Средняя удельная мощность |
30 Вт/дм3 |
130-150Вт/дм3 |
Нестабильность по входному напряжению |
0,02 - 0,05% |
0,05 - 1% |
|
|
|
Нестабильность по току нагрузки |
0,02-0,1% |
0,1 - 1% |
Пульсации выходного напряжения |
0,5 - 2 мВ |
25 - 100 мВ |
Время восстановления |
50 мкс |
300 мкс |
Время удержания |
2 мс |
30-35мс |
Возможность инвертирования (изменения- |
|
|
полярности) входного напряжения- |
нет |
есть |
|
|
|
Возможность увеличения входного |
|
|
напряжения в DC-DC преобразователях. |
нет |
есть |
|
|
|