Выпрямитель напряжения для компьютера: Что я думаю о стабилизаторах напряжения для компьютера, ноутбука, офисной техники и электроники

Что я думаю о стабилизаторах напряжения для компьютера, ноутбука, офисной техники и электроники

С ситуацией, когда внезапно отключается напряжение, и на настольном (офисном) компьютере пропадают несохраненные данные, сталкивалось большинство из нас. Хотя некоторые не сталкивались никогда, потому что они пользуются ноутбуком, и после пропажи сети ноутбук способен работать несколько часов на встроенной аккумуляторной батарее.

В настольных компьютерах аккумуляторов нет, поэтому сохранить данные при отключенном питании поможет источник бесперебойного питания (ИБП), благодаря встроенной аккумуляторной батареи. В зависимости от ее емкости компьютер остается включенным в течение 10-15 минут, с лучшими ИБП до получаса, что позволяет сохранить нужные данные, дописать и отправить письмо, просмотреть полученные сообщения, и даже распечатать пару страниц на принтере.

Казалось бы, с приобретением «бесперебойника» вопрос с питанием компьютера и подключенных к нему и параллельно с ним устройств (принтера, роутера и пр. ) решен. Но за кадром остался вопрос о стабильности параметров питающей электросети, не выходят ли ее параметры за пределы нормы, обеспечивает ли она нормальную работу подключенной техники?

Напряжение сети, как правило, повышается в часы минимальной нагрузки и, наоборот, понижается в часы пик, когда питающая дом или микрорайон трансформаторная подстанция нагружена по максимуму. Перепад может достигать сотни вольт. Как это скажется на работе компьютера, и не нуждается ли он в дополнительной защите?

Нужен ли компьютеру внешний сетевой фильтр?

На первый взгляд, напрашивается самое надежное решение – сначала сетевой фильтр, защищающий от помех, затем стабилизатор, далее бесперебойник, и лишь затем компьютерная техника.

При всей внешней привлекательности этой схемы, некоторые ее элементы могут оказаться излишними.

Начнем с сетевого фильтра. На входе обычно стоит варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы. Варистор – это полупроводниковый элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой, имеющий высокое сопротивление при номинальном или слегка завышенном напряжении питания, но мгновенно «закорачивающийся» при появлении кратковременного скачка в несколько киловольт.

Как видим, работа такого простого элемента, как варистор, способна защитить от повреждения дорогостоящую аппаратуру. Но именно простота и дешевизна схемы защиты с варистором привела к тому, что такую защиту встраивают во все блоки питания компьютеров, тем самым, исключая необходимость дублирования этой части схемы внешним фильтром. Вдобавок, в блоки питания компьютеров и прочей оргтехники встраивается и схема фильтрации высокочастотных помех с дросселем и конденсаторами. Не ставят подобные фильтры лишь самые недобросовестные производители.

Получается, что дополнительный сетевой фильтр хоть и не помешает, но и особой пользы тоже не принесет.

Теперь поговорим о стабилизаторе. Так ли он необходим в этой схеме?

В каком случае необходим стабилизатор?

Необходимость применения стабилизатора для офисной техники и электроники зависит от требований к параметрам питающей сети самой техники. Если вы пользуетесь ноутбуком, прочтите на его зарядном устройстве, на какой диапазон сетевых напряжений он рассчитан. Если этот диапазон достаточно широк, например, 110-260 В, стабилизатор вашему ноутбуку точно не нужен (сложно представить себе такую сеть, где напряжение выходило бы за эти пределы).

У настольного компьютера импульсный блок питания может отказать при падении напряжения в сети ниже 170 В (опять же, проверьте надписи на шильдиках). Если оно не опускается ниже этого значения, стабилизатор напряжения для ПК не нужен. Если же такая вероятность есть, стабилизатор не помешает. Но даже при напряжении в сети 170-180 В блок питания компьютера работает с перегрузкой по току, что сокращает срок его работы; и хотя производитель иногда гарантирует работу блока питания при сетевых напряжениях 100-245 В, целиком полагаться на эти гарантии я бы не стал.

Требования к качеству питания лазерных принтеров обычно строже – указывается диапазон напряжений сети порядка 189-264 В. И даже если блок питания принтера выдержит скачок напряжения, при сбое в печати вы потеряете стоимость расходных материалов на испорченную копию. Не говоря уже о том, что придется выковыривать из принтера зажеванную бумагу. Вообще, это касается не только принтеров, но и некоторых роутеров (про холодильники с кондиционерами уж вообще молчу). Такой чувствительной технике, безусловно, не помешает простенький стабилизатор напряжения для офиса.

Общий вывод таков: из всей компьютерной техники в источнике бесперебойного питания или стабилизаторе не нуждается только ноутбук. Блок питания ноутбука способен работать в широком диапазоне питающих напряжений, а в случае чего ноут все равно продолжит работу от встроенного аккумулятора.

Таким образом, ноутбук защиты не требует. Воткнул в розетку и пользуйся. Совсем другая ситуация с остальной офисной техникой. Если напряжение в розетке сильно падает в часы пик, стабилизатор напряжения для электроники просто жизненно необходим. Для домашнего компьютера отлично подойдет любой стабилизатор из этой статьи. Хотя, я бы все-таки порекомендовал купить простенький «бесперебойник».

Когда не обойтись без источника бесперебойного питания?

Если напряжение в вашей сети имеет склонность к периодическому пропаданию, а потеря всей несохраненной работы совершенно недопустима, придется раскошелиться на источник бесперебойного питания (ИБП). В случае полного отключения электроэнергии вам не поможет ни один сетевой фильтр или стабилизатор напряжения 220В для компьютера и другой электроники. Только бесперебойник!

Я уже писал о том, какими бывают бесперебойники, поэтому здесь остановлюсь на этом вопросе очень кратко.

Типы ИБП и необходимость приобретения к ним стабилизатора

Широко распространены ИБП трех типов:

• резервный;
• интерактивный;
• инверторный.

Рассмотрим их особенности.

Резервные ИБП

При наличии резервного ИБП подключенное оборудование питается либо от сети (через помехозащитный фильтр), либо от аккумулятора источника при пропаже напряжения сети или уменьшении его значения ниже предельно допустимого.

Недостатком ИБП подобного типа является значительное, до 4-12 мс, время переключения с сети на аккумулятор. Прежде чем приобрести резервный источник, следует выяснить, рассчитана ли подключаемая техника на подобный перерыв в подаче напряжения питания. Обычно настольный компьютер выдерживает подобный перерыв за счет поддержания выпрямленного напряжения питания конденсаторами блока питания.

Когда напряжение сети вновь появляется, происходит обратное переключение с аккумулятора на сеть, аккумулятор при этом начинает заряжаться, восполняя потери емкости за время автономной работы.

Спросом резервные ИБП пользуются благодаря бесшумности работы и высокому (до 99%) коэффициенту полезного действия КПД (что автоматически уменьшает тепловыделение).

При работе нагрузки от сети (основной режим работы резервного ИБП), отсутствует возможность регулировки напряжения на нагрузке, поэтому резервные ИБП, как правило, требуют наличия стабилизатора напряжения при нестабильной сети.

Интерактивные ИБП

Устройство интерактивного ИБП схоже с устройством резервного ИБП, но на его входе включен автотрансформатор, позволяющий автоматически корректировать величину выходного напряжения, доводя его до нормального. КПД этих ИБП чуть-чуть ниже, чем КПД резервных ИБП, вследствие потерь в автотрансформаторе.

Интерактивный ИБП не нуждается в дополнительном стабилизаторе, во всяком случае, в релейном или электромеханическом, поскольку произойдет дублирование функций. Время переключения также достаточно существенно (хотя и меньше, чем у резервного ИБП), и уменьшено оно может быть применение электронного или инверторного стабилизатора – в этом случае работа автотрансформатора интерактивного ИБП окажется просто ненужной, и эта часть схемы отключается.

Инверторные ИБП

Инверторные или, как их еще называют, ИБП с двойным преобразованием, рассчитаны на подключение наиболее ответственной компьютерной техники – серверов и станций локальных сетей, с высокими требованиями к питающей сети по напряжению, частоте и форме.

Время переключения в подобном ИБП отсутствует (или равно 0), поскольку нагрузка постоянно подключена к инвертору, работающему от аккумулятора ИБП, и даже не замечает пропажи сети. КПД инверторного ИБП невысок и на сегодняшний день не превышает 80%.

Аккумулятор инверторного бесперебойника работает в буферном режиме, т.е. при наличии сети он одновременно питает инвертор и заряжается от сети, и через него протекает сравнительно небольшой ток, что положительно сказывается на его сроке службы.

ИБП инверторного типа во внешнем стабилизаторе напряжения не нуждаются, поскольку сам является стабилизатором с широким диапазоном питающих напряжений – от 110 до 290 В. Необходимым условием является возможность заряда аккумулятора при широком диапазоне напряжений питающей сети, но производитель обычно эту возможность предусматривает.

Выводы

Итак, учитывая все сказанное выше, можно сделать следующие выводы:

1. Компьютерная техника в сетевых фильтрах не нуждается, поскольку аналогичные фильтры встроены в схемы самих устройств.
2. Стабилизатор напряжения для компьютера и прочей офисной электроники необходим только если сетевое напряжение выходит за рамки допустимых напряжений, которые указаны на блоках питания компьютера и офисной техники.
3. Стабилизатор напряжения для ноутбука не нужен. Совсем. Никогда.
4. Источник бесперебойного питания необходим на случай внезапной пропажи сетевого напряжения с последующей утерей несохраненных данных.
5. В стабилизаторе напряжения при нестабильной сети не нуждается лишь инверторный и интерактивный ИБП, резервный ИБП желательно подключить через стабилизатор.

Лучший стабилизатор напряжения для ПК, как выбрать

Автор:
Сергей Куртов

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 12-10-2022

Рейтинг статьи: (3172)

Содержание

Практически у каждой украинской семьи, за исключением старшего поколения, есть домашний компьютер — уж куда сейчас без него. Работа, учеба, досуг — для современного человека как минимум одно из этих понятий практически наверняка тесно связано с компьютером. Персональные компьютеры очень разнообразны: у одних установлены офисные сборки, а других — мощные игровые и медийные станции, цена которых, мягко говоря кусается.

Украинские электросети не блещут своей стабильностью, тем самым представляя опасность для бытовой техники и электроники, в связи с чем немало жителей нашей страны задумываются об установке защиты в лице стабилизатора напряжения. Мы попробуем разобраться, представляет ли для компьютера опасность нестабильное напряжение, нужен ли для него стабилизатор, а если нужен, то какой — лучший. В этом всем Вам поможет магазин стабильного электропитания «Вольтмаркет».

Что такое «Вольтмаркет»? Это интернет-магазин, располагающий торговыми точками в Киеве, Харькове, Днепре и Одессе, где Вы можете купить по выгодной цене стабилизаторы напряжения, бесперебойники, топливные генераторы, климатическую технику и многое другое. Наша особенность — это максимальная клиентоориентированность. Вы всегда можете не только проконсультироваться по интересующим Вас вопросам, но и лично испытать товар перед покупкой, посетив любой из магазинов. Также мы работаем по всей Украине благодаря услугам курьерской службы.

В чем польза стабилизатора напряжения

Прежде чем обсудить полезность или бесполезность стабилизатора напряжения, давайте сперва разберем, какую опасность может представлять нестабильная сеть и как с этим поможет стабилизатор.

Существует огромное количество самых разнообразных факторов, так или иначе влияющих на напряжение в сети. Оно всегда пляшет в определенном диапазоне, но какое-либо случайное вмешательство в сеть или ее неисправность на уровне линий электропередач или электропроводки дома может привести к резким перепадам напряжения. Глубокая просадка обычно не представляет серьезной угрозы. На Вас она, скорее всего, скажется в виде сильного снижения яркости освещения и отключения электрооборудования, так как серьезная просадка напряжения в некотором роде равносильна кратковременному обесточиванию. Лавинообразный всплеск напряжения куда опаснее и может вывести оборудование из строя.

Сертифицированная в Украине бытовая техника, согласно ГОСТ, допускает отклонения питающего напряжения на ±10% от номинального, в иных случаях производитель попросту не гарантирует корректную работу и исправность в целом. Это, в свою очередь, приводит к тому, что под гарантию неисправность, возникшая из-за сетевых колебаний, не подпадает, и ремонт или замену Вы будете оплачивать из своего кармана. Именно поэтому жители Украины все чаще думают о надежной защите для дорогостоящей техники, устанавливая стабилизаторы напряжения, широкий ассортимент которых доступен в нашем интернет-магазине.

Виды стабилизаторов напряжения

Теперь мы знаем, что защита электрооборудования в условиях нестабильного электропитания — довольно полезная вещь, позволяющая уберечь технику от негарантийного выхода из строя. В процессе знакомства со стабилизаторами напряжения Вы увидите, что они, помимо основных технических характеристик, таких как рабочий диапазон стабилизации, точность и мощность, делятся на 4 вида. Каждый из них обладает и достоинствами, и недостатками, поэтому лучший из них следует выбирать исходя из конкретной ситуации.

Наиболее популярные на рынке Украины, судя по отзывам — это стабилизаторы напряжения на основе автотрансформатора, принцип работы которых заключается в изменении его коэффициента трансформации и, соответственно, выходного напряжения. На входе напряжение слишком высокое? Уменьшаем коэффициент трансформации, сохраняя искомые 220В. Сетевое напряжение понизилось? Повышаем коэффициент. В зависимости от способа изменения коэффициента трансформации, данные стабилизаторы напряжения можно разделить на три вида:

• Релейный стабилизатор напряжения

Он изменяет коэффициент трансформации благодаря разделенной на ступени вторичной обмотке автотрансформатора. Коммутируя при помощи электромагнитного реле требуемую ступень, Вы получаете искомое напряжение.

• Электронный стабилизатор напряжения

Изменение коэффициента трансформации происходит точно таким же образом, только дешевые электромагнитные реле заменены на силовые тиристоры (симисторы), что делает схему более надежной и бесшумной. Цена, к сожалению, также растет.

• Сервоприводный стабилизатор напряжения

Какие-либо ступени отсутствуют, а изменение коэффициента трансформации достигается за счет коммутации каждого витка вторичной обмотки путем перемещения по ней токосъемной щетки при помощи сервомотора.

Как видите, вышеперечисленные типы стабилизаторов напряжения связывает общий принцип работы на основе изменения коэффициента трансформации автотрансформатора. Наличие аж трех схем вокруг одного принципа работы позволяет выбрать наиболее подходящую под конкретные нужды, так как каждая из них имеет свои недостатки. Релейные стабилизаторы напряжения издают щелчок при изменении ступени (то есть при возникновении скачков напряжения). Точность обычно невелика и колеблется в пределах 7-10%. Пользователи предпочитают релейные стабилизаторы за их быстродействие и доступную цену. Электронные стабилизаторы напряжения лишены шума при коммутации ввиду отсутствия механических компонентов, точность их обычно выше благодаря увеличению количества ступеней, однако цена , при этом, значительно растет в связи с дороговизной силовых тиристоров. Точность может достигать 1%, как, например, у 36-ступенчатого Элекс Герц У 36-1/40 V3.0. Сервоприводные стабилизаторы напряжения предлагают высокую плавность и точность регулировки, а также доступную цену, сопоставимую с релейными аналогами, однако имеют не самое высокое быстродействие и также издают некоторый шум при работе сервомотора во время скачков напряжения.

• Электронные стабилизаторы напряжения с ФИМ

Это самые продвинутые стабилизаторы напряжения, обладающие наилучшими характеристиками точности, плавности и широчайшим рабочим диапазоном входных напряжений. Минусами является цена и, что актуально для ряда моделей, зависимость от типа нагрузки. Под типами нагрузки понимаются активная и реактивная. Некоторые стабилизаторы напряжения с бесступенчатой электронной стабилизацией требуют коэффициент мощности (долю активной нагрузки) не менее 0.8.

Выбор стабилизатора напряжения для компьютера

И так, мы кратко рассмотрели типы стабилизаторов напряжения, теперь самое время подумать, какой из вышеприведенных типов лучший для компьютера.

Сперва разберемся, нуждается ли компьютер в защите. Компьютер, то есть системный блок, состоит из множества комплектующих, однако Вы не подключаете каждый из них к сети. В сеть подключается лишь импульсный блок питания на входе. В недрах блока питания формируются сигналы постоянного тока различного вольтажа (12В, 5В, 1. 5В) для нужд тех или иных комплектующих. То же самое, к примеру, касается монитора, который также питается от блока питания, только этот блок выдает один номинал напряжения (чаще всего 19В). Соответственно, перепады сетевого напряжения влияют не на сами комплектующие, а на импульсный блок питания, который может работать в довольно широком диапазоне входных напряжений, выдавая, при этом, стабильные сигналы постоянного тока требуемых номиналов. Обычно блок питания оснащен защитой, чтобы в случае чрезмерно высокого напряжения не пострадали комплектующие, однако практика показывает, что всплеск в сети нередко приводит как раз-таки к поломке этих комплектующих. Именно поэтому можно смело говорить, что стабилизатор напряжения для компьютера не помешает, пусть и ситуации со всплесками в сети могут возникать довольно редко.

Потребляемая компьютером мощность обычно невелика: офисные системы вместе с периферией могут «кушать» пол киловатта, когда как прожорливые игровые системы потребляют несколько больше, вплоть до киловатта и даже выше. В соответствии с этим подбирается соответствующая мощность стабилизатора напряжения. Стабилизаторы малой мощности обычно выпускаются с применением одной из трех основных конструкций на основе автотрансформатора. Учитывая, что серьезный вред могут нанести именно всплески напряжения, то лучший выбор — это стабилизаторы напряжения с широким рабочим диапазоном стабилизации, которым по силам стабилизировать даже самые сильные отклонения. К примеру, стабилизатор напряжения Ариана А-1200 с двойным преобразованием мощностью 600 Вт способен справиться со всплесками до 310В, тем самым защитив компьютер от возможного выхода из строя. Что касается конструкции, то лучше всего подойдут модели ступенчатого типа (релейные и электронные), так как их быстродействие позволит справиться даже с лавинообразным всплеском в сети, когда как плавность и точность сервоприводных стабилизаторов для компьютера, а точнее для его блока питания, значения не имеет.

Если Вы всерьез обеспокоены защитой техники от нестабильного электропитания, мы бы предложили установить стабилизатор напряжения не для компьютера, а для всей квартиры или дома, так как существуют куда более чувствительное оборудование, нежели ПК. Что касается самого компьютера, то лучший вариант для его индивидуальной защиты — это источник бесперебойного питания. Дело в том, что при сильной просадке напряжения или в случае полного обесточивания сети на компьютере могут оставаться несохраненные данные, которые будут утеряны. Бесперебойник позволит продлить работу системы в автономном режиме, тем самым дав возможность сохранить данные и корректно выключить компьютер. Именно такой подход нам видится наиболее верным: стабилизатор напряжения защищает весь дом от нестабильного электроснабжения, а бесперебойник обеспечивает автономную работу наиболее востребованного оборудования на случай отключения электроснабжения. В интернет-магазине «Вольтмаркет» Вы можете купить как стабилизаторы напряжения, так и бесперебойники с доставкой в Киев, Харьков, Днепр, Одессу и другие города Украины.

Блок питания 101: выходные выпрямители и фильтры

Выходные выпрямители и фильтры

Роль выходных выпрямителей и фильтров, как следует из их названий, заключается в выпрямлении и фильтрации высокочастотного импульса переключения, создаваемого переключателями (FET) и подаваемого через вторичную обмотку основного(ых) трансформатора(ов). ). На этом этапе мы видим два типа схемы выпрямления: пассивную и синхронную.

В пассивной конструкции используются выпрямители с барьером Шоттки (SBR), а в синхронной конструкции вместо SBR используются полевые транзисторы. При синхронном выпрямлении КПД повышается, так как мы избавляемся от прямых падений напряжения SBR.

Чтобы упростить понимание, давайте рассмотрим пример. Типичный SBR имеет падение напряжения 0,5 В, поэтому, если мы хотим проводить 40 А, то у нас есть 40 А x 0,5 В = 20 Вт. Если мы используем полевой транзистор вместо SBR и предположим, что RDS(on) полевого транзистора составляет 3 мОм, то мы получим 40 А x 40 А x 0,003 Ом = 4,8 Вт. Это приводит к уменьшению рассеиваемой мощности на 15,2 Вт и повышению эффективности на 24%.

В дополнение к пассивным и синхронным конструкциям иногда может использоваться гибридная конструкция, называемая полусинхронной, где полевые транзисторы 9SBR 0013 и используются для снижения стоимости и повышения эффективности по сравнению с уровнями пассивной конструкции.

Цепь регулирования -12В be quiet! Dark Pro 11 unit

Генерация -12В обычно осуществляется с помощью обычного диода, так как БП не требуют большой мощности от этой шины (менее 1А, в большинстве случаев). Однако в некоторых высокопроизводительных блоках питания даже для этой незначительной шины предусмотрена специальная схема регулирования. Для 5VSB обычно используется полностью независимая схема с трансформатором, так как шины 5VSB работают непрерывно, даже когда БП находится в дежурном режиме. Для формирования или фильтрации основных выходов (+12 В, 5 В и 3,3 В) предусмотрено три типа регулирования: групповое регулирование, независимое регулирование и преобразование постоянного тока в постоянный.

Изображение 1 из 2

Групповое регулирование

Групповое регулирование обычно используется в маломощных и бюджетных БП. Простой способ определить схему группового регулирования — проверить количество катушек, используемых во вторичной обмотке. Если вы найдете только две, то групповая регуляция присутствует. Большая катушка используется для 12В/5В, а меньшая – для 3,3В.

В этом типе регулирования +12 В и 5 В генерируются вместе, и оба они передают ошибку выходного напряжения на контроллер регулятора. Это означает, что если нагрузка между рельсами несбалансирована, то контроллеру регулятора будет очень трудно поддерживать правильное регулирование. Например, если нагрузка на +12 В высокая, а нагрузка на 5 В низкая, напряжение на второй шине будет повышено, потому что контроллер регулятора пытается поднять напряжение на шине +12 В. Но т.к. последний привязан к 5В, оба подняты. Вот почему большинство блоков питания с групповым регулированием не могут удерживать свои направляющие в пределах допуска +/- 5 процентов во время испытаний на перекрестную нагрузку.

При групповом регулировании шина 3,3 В обычно регулируется пострегулятором с магнитным усилителем от 5 В или от 12 В. Большинство блоков питания с групповым регулированием не соответствуют тесту Intel Haswell-ready, согласно которому блок питания должен поддерживать все свои шины в соответствии со спецификацией ATX, когда полная нагрузка применяется к второстепенным шинам (5 В и 3,3 В) и нагрузка на шину +12 В. находится на минимуме (0,1А).

Изображение 1 из 2

Независимая регулировка

Независимая регулировка используется в блоках питания с большей емкостью и производительностью, где снижение затрат не является главным приоритетом. В этом типе регулирования все основные выходы постоянного тока генерируются независимыми цепями, поэтому несимметричные нагрузки не вызывают проблем с напряжением. Шина +12 В регулируется главным контроллером регулятора и стабилизаторами 5 В/3,3 В постамента.

Блок питания, в котором используется независимое регулирование, легко определить по количеству тороидальных катушек во вторичной обмотке. Если вы найдете их три (по одному на каждую рейку), то БП использует независимое регулирование, поэтому у него не будет проблем при работе с несбалансированными нагрузками между рейками.

Преобразователи постоянного тока/модули регулирования напряжения

В настоящее время во многих блоках питания второстепенные шины генерируются независимо с использованием понижающих (или понижающих) преобразователей (преобразователей постоянного тока или модулей регулирования напряжения). В этих блоках питания второстепенные шины (5 В и 3,3 В) генерируются через линию +12 В, что обеспечивает значительное повышение эффективности и хорошую производительность даже при несбалансированных нагрузках. В некоторых высокопроизводительных платформах преобразователи постоянного тока устанавливаются на модульной плате, чтобы минимизировать потери энергии из-за передачи мощности.

Прежде чем перейти к следующему этапу, следует подчеркнуть, что тороидальные дроссели, расположенные после выпрямителей, принимают участие не только в выпрямлении, но и в процессе фильтрации, так как служат для снижения пульсаций, напряжения и тока на выходы постоянного тока. Однако в БП, использующих LLC-резонансные преобразователи, обычно тороидальные дроссели во вторичной обмотке (для генерации +12В) отсутствуют, а если и есть, то используются только для фильтрующих целей.

Текущая страница: Выходные выпрямители и фильтры

Предыдущая страница Основные переключатели и трансформаторы Следующая страница Коммутационные контроллеры и изоляторы

Получите мгновенный доступ к последним новостям, подробным обзорам и полезным советам.

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Арис Мпитциопулос — пишущий редактор Tom’s Hardware US, занимающийся блоками питания.

Темы

Источники питания

Блоки питания Трансформаторы и выпрямители

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• Опишите принципы работы трансформаторов, используемых в основных источниках питания.
• • Первичное и вторичное напряжение.
• • Изоляция.
• Опишите принципы выпрямления, используемые в основных источниках питания.
• • Половина волны.
• • Полная волна.
• • Мост.

Трансформатор

Рис. 1.1.1 Типовой входной трансформатор

В базовом источнике питания первичная обмотка входного силового трансформатора подключена к сети (сети). Вторичная обмотка, электромагнитно связанная, но электрически изолированная от первичной, используется для получения переменного напряжения подходящей амплитуды и после дальнейшей обработки блоком питания для управления электронной схемой, которую она должна питать.

Ступень трансформатора должна обеспечивать необходимый ток. Если используется слишком маленький трансформатор, вполне вероятно, что способность источника питания поддерживать полное выходное напряжение при полном выходном токе будет нарушена. При слишком маленьком трансформаторе потери резко возрастут, так как на трансформатор будет возложена полная нагрузка.

Так как трансформатор, вероятно, является наиболее дорогостоящим элементом блока питания, необходимо тщательно продумать соотношение стоимости с вероятным потреблением тока. Также может потребоваться предохранительное устройство, такое как плавкие предохранители для отключения трансформатора в случае перегрева, и электрическая изоляция между первичной и вторичной обмотками для обеспечения электробезопасности.

Выпрямительный каскад

Можно использовать три типа схемы выпрямителя на кремниевых диодах, каждая из которых имеет различное действие в отношении того, как входной переменный ток преобразуется в постоянный. Эти различия проиллюстрированы на рис. от 1.1.2 до 1.1.6

Полупериодное выпрямление

Рис. 1.1.2 Полупериодное выпрямление

Рис. 1.1.3 Двухполупериодное выпрямление

Рис. 1.1.4 Мостовой выпрямитель

Рис. 1.1.5 Протекание тока в положительном полупериоде

Рис. 1.1.6 Прохождение тока в течение отрицательного полупериода

Для получения постоянного напряжения от входа переменного тока можно использовать один кремниевый выпрямительный диод, как показано на рис. 1.1.2. Эта система дешева, но подходит только для довольно нетребовательных применений. Напряжение постоянного тока, создаваемое одним диодом, меньше, чем в других системах, что ограничивает эффективность источника питания, а количество пульсаций переменного тока, остающихся в источнике постоянного тока, обычно больше.

Однополупериодный выпрямитель проводит только половину каждого периода входной волны переменного тока, эффективно блокируя другой полупериод, оставляя выходную волну, показанную на рис. 1.1.2. Поскольку среднее значение постоянного тока одного полупериода синусоиды составляет 0,637 от пикового значения, среднее значение постоянного тока всего периода после полупериода выпрямления будет равно 0,637, деленное на 2, поскольку среднее значение каждого чередующегося полупериода, где диод не проводит, конечно будет ноль. Это дает результат:

Впик x 0,318

Это число является приблизительным, так как амплитуда полупериодов, в течение которых диод проводит, также будет уменьшена примерно на 0,6 В из-за прямого падения напряжения (или потенциала прямого перехода) кремниевого выпрямительного диода. Это дополнительное падение напряжения может быть незначительным, когда выпрямляются большие напряжения, но в источниках питания низкого напряжения, где переменный ток от вторичной обмотки сетевого трансформатора может составлять всего несколько вольт, это падение 0,6 В на диодном переходе, возможно, придется компенсировать. для, имея немного более высокое вторичное напряжение трансформатора.

Однополупериодное выпрямление не очень эффективно для получения постоянного тока из входного переменного тока с частотой 50 Гц или 60 Гц. Кроме того, промежутки между выходными импульсами диода 50 или 60 Гц затрудняют удаление пульсаций переменного тока, оставшихся после выпрямления.

Двухполупериодное выпрямление

Если используется трансформатор со вторичной обмоткой с отводом от середины, можно использовать более эффективное двухполупериодное выпрямление. Вторичная обмотка с отводом от центра производит два противофазных выхода, как показано на рис. 1.1.3.

Если каждый из этих выходов является «полупериодным выпрямлением» одним из двух диодов, при этом каждый диод проводит через чередующиеся полупериоды, в каждом цикле возникает два импульса тока вместо одного за цикл при полупериодном выпрямлении. Таким образом, выходная частота двухполупериодного выпрямителя вдвое превышает входную частоту.