Чем отличается импульсный блок питания от обычного: особенности и отличия

Устройство источника дежурного напряжения

Источник дежурного напряжения (ИДН) содержит в себе маломощный инвертор.

Этот инвертор превращает высокое постоянное напряжение, полученное с высоковольтного фильтра, в переменное. Это напряжение понижается до необходимой величины маломощным трансформатором.

Инвертор работает на гораздо более высокой частоте, чем частота сети, поэтому размеры его трансформатора невелики. Напряжение со вторичной обмотки подается на выпрямитель и низковольтный фильтр (электролитические конденсаторы).

Напряжение ИДН должно находиться в пределах 4,75 — 5,25 В. Если оно будет меньше — основной мощный инвертор может не запуститься. Если оно будет больше, компьютер может «подвисать» и сбоить.

Для поддержания стабильного напряжения в ИДН часто используется регулируемый стабилитрон (иначе называемый источником опорного напряжения) и обратная связь. При этом часть выходного напряжения ИДН подается во входные высоковольтные цепи.

Заканчивая первую часть статьи, отметим, что для гальванической развязки входных и выходных цепей используется оптопара.

Оптопара содержит источник и приемник излучения. В блоках питания чаще всего используется оптопара, содержащая в себе светодиод и фототранзистор.

Инвертор в ИДН собран чаще всего на мощном высоковольтном полевом или биполярном транзисторе. Мощный транзистор отличается от маломощных тем, что рассеивает бОльшую мощность и имеет бОльшие габариты.

В этом месте сделаем паузу. Во второй части статьи мы рассмотрим основной инвертор и низковольтную часть компьютерного блока питания.

С вами был Виктор Геронда.

До встречи на блоге!

P.S. Фото кликабельны, кликайте, рассматривайте внимательно схемы и удивляйте знакомых своей эрудицией!

Причины выхода из строя

Теперь давайте разберемся с причинами. Почему же блоки питания выходят из строя и как этого можно избежать.

Качество

Первая причина – это низкое качество самого изделия и его комплектующих. Если вы покупаете дешевые экземпляры, то не удивляйтесь что всего через несколько месяцев, вы повторно прибежите в магазин за еще одним девайсом.

И так из года в год. Для долговечной подсветки потолка, не рекомендуется экономить на таком компоненте. То же самое относится и к самой ленте.

Как отличить качественную светодиодную ленту от дешевой, подробно со всеми примерами, описывается в другой статье.

Нагрев

Вторая причина выхода из строя – перегрев. Блок питания должен быть размещен в местах с достаточным доступом воздуха.

Никакая стенка или посторонние предметы не должны препятствовать его теплообмену. Лучшие места для установки – какая-нибудь настенная полка, верхняя поверхность шкафа и т.п.

Не рекомендуется его прятать за шторками. Не забывайте, что это все таки небольшой трансформатор.

И при коротком замыкании или перенапряжении, он может вспыхнуть. Поэтому ставьте его подальше от всего горючего и легко воспламеняющегося.

Даже если взять заводскую инструкцию по эксплуатации от фирменных изделий, то там обязательно будут прописаны несколько правил:

блок должен быть продуваем воздухом со всех сторон

если вы его все-таки запрятали в какой-то короб, в нем должны присутствовать вентиляционные отверстия

нельзя ставить один блок на другой, когда схема подсветки предусматривает несколько источников

Между ними должно быть расстояние минимум в 5см.

Очень часто при монтаже подсветки потолка, делают небольшой выступающий карниз шириной в 10см.

Лента в него помещается запросто, однако многие умудряются запихнуть туда еще и узкие герметичные блочки из серии Slim.

В итоге при включении светодиодной ленты, сначала нагревается сам профиль. А затем, вместо того чтобы отдавать все тепло в воздух, он начинает передавать его на поверхность коробки питания.

При этом не забывайте, что она сама по себе также греется. В результате такой ”прожарки” как в искусственной печке, которую вы сами и создали, девайс не проработает и года.

Поэтому грамотное место установки нужно искать еще на этапе проектирования ремонта.

Перегруз

Третья частая причина поломок – перегрузка.

При начальном расчете и выборе мощности блока питания, всегда должен быть минимальный запас в 30%. Об этом говорят все рекомендации и требования.

Если этого не предусмотреть, то ваш источник постоянно будет работать со 100% загрузкой, либо с перегрузкой при перепадах напряжения.

Отсюда вытекает перегрев проводов, компонентов и опять проблемы с малым сроком службы. Если вы покупаете дешевые модели или слим серию, то здесь не помешает запас мощности даже в 50%

Исходя из всего вышесказанного, если вы хотите чтобы ваш блок прослужил долго и исправно, не только грамотно выбирайте его мощность, но и обращайте внимание на другие, казалось бы незначительные факторы — место размещения, условия охлаждения, производитель, гарантия

Первичные и вторичные источники электропитания

Первичные — это, в частности, химические источники тока (элементы питания и аккумуляторы) и генераторы электрической энергии, находящиеся на электростанциях.

В компьютерах могут применяться:

литиевые элементы напряжением 3 В для питания КМОП микросхемы, в которой хранятся установки BIOS,
литий-ионные аккумуляторы (в ноутбуках).

Литиевые элементы 2032 питают микросхему структуру CMOS, хранящую настройки BIOS Setup компьютера.

Потребление тока при этом невелико (порядка единиц микроампер), поэтому энергии батареи хватает на несколько лет.

После исчерпания энергии такие источник энергии восстановлению не подлежат.

В отличие от элементов литий-ионные аккумуляторы являются возобновляемыми источниками. Они периодически то запасают энергию, то отдают ее. Сразу отметим, что любые аккумуляторы имеют ограниченное количество циклов заряд-разряд.

Но большая часть стационарных компьютеров питается не от аккумуляторов, а от сети переменного напряжения.

В настоящее время в каждом доме имеются розетки с переменным напряжением 220 В (в некоторых странах 110 — 115 В) частотой 50 Герц (в некоторых странах – 60 Герц), которые можно считать первичными источниками.

Но основные компоненты компьютера не могут непосредственно использовать такое напряжение.

Его необходимо преобразовать. Выполняет эту работу источник вторичного электропитания (народное название — «блок питания») компьютера. В настоящее время почти все блоки питания (БП) — импульсные. Рассмотрим более подробно, как устроен импульсный блок питания.

Назначение и сфера использования

Диодные кристаллы состоят из двух полупроводников – анода (плюс) и катода (минус), которые и отвечают за трансформацию электросигналов. Одна область имеет проводимость P-вида, вторая – N. При подключении источника питания через эти элементы потечет ток.

За счет такой полярности электроны из зоны P-типа устремляются в зону N-типа, и наоборот, заряды из точки N устремятся к Р. Однако каждый раздел области имеет свои границы, называющиеся P-N переходами. На этих участках частицы встречаются и взаимопоглощаются или рекомбинируются.

Диод относится к полупроводниковым элементам и обладает только одним p-n переходом. По этой причине, главной характеристикой, определяющей степень яркости их свечения, является не напряжение, а ток

Во время P-N переходов напряжение снижается на определенное количество вольт, всегда одинаковое для каждого элемента цепи. Учитывая эти значения, драйвер стабилизирует показатели входящего тока и образует на выходе постоянную величину.

Какая требуется мощность и какие значения потерь при P-N прохождении указываются в паспорте светодиодного прибора. Поэтому при выборе диодной лампочки необходимо учитывать параметры блока питания, диапазон которых должен быть достаточным для компенсации утраченной энергии.

Для того, чтобы мощные светодиоды отработали указанное в характеристиках время, требуется стабилизирующее устройство – драйвер. На корпусе электронного механизма всегда показано его выходное напряжение

Блоки питания с напряжением от 10 до 36 В применяются для оснащения осветительных приборов.

Техника может быть самых различных видов:

фары автомобилей, велосипедов, мотоциклов и т. д.;
небольшие переносные или уличные фонари;
светодиодные линейки, ленты, потолочные лампочки и модули.

Однако для маломощных светодиодов, а также в случае использования постоянного напряжения, драйверы допустимо не применять. Вместо них в схему вносится резистор, также питающийся от сети 220 В.

Рейтинг премиальных блоков питания для ПК

В ТОП 5 БП высшей ценовой категории вошли модели стоимостью от 15 000 рублей

be quiet! System Power 9 700W

be quiet! System Power 9 700W – надежный БП, отличающийся стабильной работы.

Блок питания be quiet! System Power 9 на 700 Вт

Характеристики:

Цена – 5630 – 6450 руб.;
Оценка пользователей – 4,8;
Стандарт – ATX 12V2.4 / EPS12V;
Мощность 700 Вт;
Система охлаждения – 1 вентилятор 120 мм.

В конструкции предусмотрена две мощные линии 12 вольт. Для подключения комплектующих предусмотрены длинные кабели в плотный оплетке. Модель снабжена всеми необходимыми системами защиты. Она соответствует последним требованиям компании Intel C6/7. Высокий уровень КПД гарантирует сертификация 80 Plus bronze, охлаждается девайс кулером диаметром 120мм с изменяемой частотой вращения в зависимости от температурного режима.

Достоинства:

Гарантийный срок;
Аппарат действительно выдает заявленную мощность 700 Вт;
При работе БП шум практически отсутствует.

Недостатки:

Шнуры для подключения коротковаты;
Нет возможности отстегнуть лишние провода.

Deepcool DQ750ST 750W

Deepcool DQ750ST 750W – добротный блок питания с повышенной мощностью.

Мощный блок питания Deepcool DQ750ST 750W

Характеристики:

Цена – 5759 – 6600 руб.;
Оценка пользователей – 4,5;
Стандарт – ATX 12V2.3;
Мощность 750 Вт;
Система охлаждения – 1 вентилятор 120 мм.

Его корпус выполнен из качественного пластика. Аппарат подходит как для офисного, так игрового ПК. Модель прошла сертификацию по эффективности энергопотребления 80 Plus Gold, что гарантирует высокий КПД. Активная система охлаждения в виде мощного вентилятора работает практически бесшумно.

Достоинства:

Высокий КПД до 90%;
Отсутствуют посторонние звуки даже при высокой нагрузке на железо;
Присутствует активный PFC;
Установлены все необходимые модули защищенности.

Недостатки:

Крыльчатка собирает пыль;
Отсутствует модульная система кабелей.

Chieftec BDF-750C 750W

Chieftec BDF-750C 750W – БП для компьютера, оснащенный модульной системой кабелей.

Блок питания с модульной системой кабелей Chieftec BDF-750C 750W

Характеристики:

Цена – 5759 -6600 руб.;
Оценка пользователей – 4,7;
Стандарт – ATX 12V2.3;
Мощность 750 Вт;
Система охлаждения – 1 вентилятор 140 мм;
Модульная система кабелей.

Модель относится к линейке Proton. Продвинутая схемотехника на базе dc-dc преобразователей с одной мощной цепью 12v на выходе. Модель имеет сертификацию 80plus bronze, что гарантирует КПД более 85%. Она соответствует стандарту Energy Star 5.0.

Достоинства:

Наличие стягивающихся кабелей;
Простая установка;
Шнуры нежесткие, легко сгибаются;
Тихо работает даже при нагрузке.

Недостатки:

Короткий кабель питания для процессора.

Seasonic Prime Ultra Titanium 650W

Seasonic Prime Ultra Titanium 650W – качественный надежный блок питания формата ATX.

Надежный блок питания Seasonic Prime Ultra Titanium 650W

Характеристики:

Цена – 15 904 – 19 930 руб.;
Оценка пользователей – 4,6;
Мощность – 650 Вт;
Система охлаждения – полупассивная;
Модульная система кабелей.

В комплектацию производитель добавил крепежные винты для монтажа и кабельные стяжки. Модель прекрасно переносит скачки напряжения в сети. Его номинальная мощность составляет 650 Ватт. Он идеально подходит для сборки офисных, домашних игровых ПК. В модели реализована полупассивная система охлаждения, что защищает от посторонних звуков при работе.

Достоинства:

Высокий КПД и энергоэффективности;
Производитель дает гарантию 12 лет;
Приятный дизайн;
Низкая шумность функционирования;
Подходит для топовых сборок;
Есть все необходимые системы защиты, в том числе от замыкания и перегрузки;
Полностью модульная конструкция.

Недостатки:

Жесткие и короткие кабели.

Corsair RM1000x 1000W

Corsair RM1000x 1000W – мощный и надежный блок питания с жестким контролем напряжения.

Мощный БП Corsair RM1000x 1000W

Характеристики:

Цена – 17 100 руб.;
Оценка пользователей – 4,6;
Мощность – 1000 Вт;
Система охлаждения – вентилятор 135 мм;
Модульная система кабелей.

Модель работает практически бесшумно, оснащена модульной кабельной системой. Высокая эффективность подтверждается сертификацией 80 Plus Gold. Для сборки применяются конденсаторы с показателем рабочей температуры 105 градусов от японских производителей.

Достоинства:

Сертификация 80 Plus Gold;
Модульные кабели;
Подходи для топовых процессоров и сборок, желательна установка в корпуса с нижним расположением блока.
Низкий уровень шума;
Качественная сборка;
Производитель дает гарантию 10 лет.

Недостатки:

Дорогой.

Счетчик электроэнергии для квартиры или частного дома: однофазные и трехфазные, однотарифные и многотарифные | ТОП-12 Лучших +Отзывы

Блок питания с силовым трансформатором

Силовые трансформаторы для ИБП бывают двух типов: с косой и без косы. Оба типа могут использоваться для установки в импульсные блоки питания.

Трансформатор с косой состоит из трех обмоток, первичная цепь — 1 обмотка, состоящая из двух полуобмоток по 20-ть витков и вторичная цепь — состоит тоже из 2-х полуобмоток, которые соединяются в косе. Каждая полуобмотка состоит из семи витков, последовательно соединенных между собой по электросхеме, каждый виток равен 1 Вольт. Последовательное соединение между собой обмоток увеличивает мощность.

Применение силовых трансформаторов для блока питания импульсного типа обусловлено рядом преимуществ:

последовательное соединение обмоток трансформатора обеспечивает стабильность напряжения в блоке;
простота сборки и доступность элементов;
возможность повысить мощность силы тока за счет количества обмоток;
малое энергопотребление.

У силовых трансформаторов есть такие недостатки:

при ненадежной изоляции соединений на косе возможно короткое замыкание;
индукция электромагнитного поля может создавать помехи.

Структуры и схемы блоков питания

Выделяют два типа ИБП: без трансформаторов; БП с трансформатором. В бестрансформаторных БП импульсный ток напрямую идет на выпрямитель напряжения. Его схема проста и состоит из минимального набора элементов: специальная интегральная микросхема и широт-импульсный генератор. Бестрансформаторные БП имеют небольшую мощность. Так как в их схеме отсутствует гальваническая связь с сетью питания, то есть вероятность поражения электричеством.

Каждый виток обмотки имеет свой выпрямитель напряжения, таким образом обеспечивая его стабильность на выходе. В большинстве настольных ПК используются БП с силовыми трансформаторами.

Типичная схема БП с трансформатором состоит из:

сетевого фильтра с подавителем помех;
выпрямителя;
фильтр для сглаживания;
широт-импульсного преобразователя;
транзисторов-ключей;
высокочастотного трансформатора на выходе;
выходных и индивидуальных групповых фильтров;
выпрямителя.

Образец претензии

После того, как заявление написано и отправлено, следует составить письменную претензию управляющей компании. Основание для данной претензии – подача электроэнергии ненадлежащего качества. Но в общем документ составляют по причине некачественного оказания услуг.

Образец претензии

Какие данные следует указать в претензии:

В правом верхнем углу:

Фамилия, имя, отчество, адрес и контактный телефон заказчика.
Фамилия, имя, отчество, адрес и контактный телефон исполнителя.

Посередине документа крупными буквами: «Претензия».
Сделать краткое описание услуг компании. Указать номинальные параметры электроэнергии, а также предусмотренные отклонения.
Подробно расписать характер нарушения услуг по подаче электроэнергии установленного качества потребителю, а именно – скачок напряжения, и как последствие – сгоревшая домашняя техника.
Указать свои требования потребителя – заменить сгоревшую бытовую технику на новую или выплатить соразмерную сумму.
Последней строкой сделать предупреждение, что в случае нежелания восстанавливать повреждённое имущество, будет составлено заявление в суд.

К претензии прикладывают не только заключение экспертизы, проведённой независимыми органами, но также видеосъёмку или письменные показания свидетелей, например, жильцов соседних квартир.

Форма выходного сигнала

Главная функция лабораторного блока питания в режиме стабилизации напряжения (CV) — это формирование заданного постоянного напряжения и его точное поддержание, даже при изменяющемся токе нагрузки. Аналогично, в режиме стабилизации тока (CC) блок питания должен подавать в нагрузку заданный постоянный ток и обеспечивать его точное поддержание даже при изменяющемся сопротивлении нагрузки.

Но в современных лабораторных и производственных условиях часто появляется необходимость в изменении выходного напряжения по определённому закону. Поэтому, некоторые модели хороших лабораторных блоков питания обеспечивают такую возможность. Этот режим называется: «Режим изменения выходного напряжения по списку заданных значений». С его помощью можно изменять выходное напряжение по заданной программе, которая состоит из последовательности шагов. Для каждого шага задаётся уровень напряжения и его длительность. Этот режим позволяет испытывать оборудование, подавая на него неидеальные сигналы, максимально похожие на те, которые существуют в реальности: скачки и пульсации напряжения питания, кратковременные исчезновения напряжения, плавное нарастание и спад и т.д.

На этой фотографии показана одна из форм напряжения, которую легко можно реализовать с помощью режима изменения выходного напряжения по списку заданных значений (его также называют Режим Списка — List Mode). Фотография получена с помощью осциллографа, подключенного к клеммам блока питания IT6500.

Напряжение на выходе лабораторного блока питания изменяется по сложному закону.
Пример работы режима изменения выходного напряжения по списку заданных значений (List Mode).

Но не все задачи можно решить с помощью лабораторного блока питания постоянного тока, даже если в нём есть режим работы по списку. Есть задачи, где необходимо формирование чисто синусоидального напряжения, причём с уровнем сотни вольт или синусоидального тока с уровнем десятки ампер. Для подобных задач выпускаются специализированные источники переменного напряжения и тока, такие как однофазная серия ITECH IT7300 или трёхфазная серия ITECH IT7600.

При помощи таких приборов можно реализовывать много интересных решений, в основном в сфере проверки устойчивости оборудования при разных отклонениях в сети питания 220 В. В этом коротком видео, на примере модели IT7322, показано формирование переменного напряжения, амплитуда и частота которого изменяется по заданной программе. Форму выходного сигнала наблюдают с помощью осциллографа.

Формирование переменного напряжения с изменяющейся амплитудой и частотой.

Расчет драйверов для светодиодов

Чтобы определить напряжение на выходе светодиодного драйвера, необходимо рассчитать отношение мощности (Вт) к значению тока (А). К примеру, драйвер имеет следующие характеристики: мощность 3 Вт и ток 0,3 А. Расчетное отношение составляет 10В. Таким образом, это будет максимальная величина выходного напряжения данного преобразователя.

Статья по теме:

Если необходимо подключить 3 LED-источника, ток каждого из которых составляет 0,3 мА при напряжении питания 3В. Подключая к светодиодному драйверу один из приборов, то выходное напряжение будет равно 3В и ток 0,3 А. Собрав последовательно два LED-источника, выходное напряжение будет равно 6В и ток 0,3 А. Добавив в последовательную цепочку третий светодиод, получим 9В и 0,3 А. При параллельном соединении 0,3 А одинаково распределятся между светодиодами по 0,1 А. Подключая светодиоды к устройству на 0,3 А при значении тока 0,7, им достанется всего 0,3 А.

В некоторых драйверах предусмотрена защита от аварийных ситуаций

Таков алгоритм функционирования светодиодных драйверов. Они выдают такое количество тока, на которое они рассчитаны. Способ подключения LED-приборов в этом случае не играет роли. Есть модели драйверов, предполагающие любое количество подключаемых к ним светодиодов. Но тогда существует ограничение по мощности LED-источников: она не должна превышать мощность самого драйвера. Выпускаются драйверы, рассчитанные на определенное число подключаемых светодиодов К ним разрешается подключить меньшее количество светодиодов. Но такие драйверы имеют низкую эффективность, в отличие от устройств, рассчитанных на конкретное количество LED-приборов.

Следует отметить, что у драйверов, рассчитанных на фиксированное количество излучающих диодов, предусмотрена защита от аварийных ситуаций. Такие преобразователи некорректно работают, если к ним подключить меньшее число светодиодов: они будут мерцать или вообще не будут светиться. Таким образом, если подключить к драйверу напряжение без соответствующей нагрузки, он будет работать нестабильно.

Внешние блоки питания, не входящие в комплект поставки

На рынке встречаются светодиодные светильники, имеющие низкое напряжение питания (обычно 12 или 24 В). Они предназначены для питания от источника со стабилизированным выходным напряжением или от электронного трансформатора. Нередко БП в комплект поставки таких светильников не входит, что позволяет сэкономить средства, установив один БП на несколько светильников. Если светильник допускает питание как от переменного, так и от постоянного тока, то лучше использовать постоянный ток, т.е. устанавливать БП, а не электронный трансформатор.

Выбирая внешний БП, следует иметь в виду, что максимальный КПД достигается в том случае, если нагрузка равна приблизительно 80% от номинального значения. Соответственно, умножив мощность подключенных к БП светильников на коэффициент 1,25, мы получим оптимальное значение номинальной мощности БП. Иногда мощность БП выбирают «на вырост» с учетом, что к нему позже дополнительно подключат светильники. Тогда суммарная мощность светильников «первой очереди» подключения должна быть в 1,2 раза больше минимальной мощности нагрузки БП, иначе будет срабатывать защита от холостого хода.

Применение внешнего блока питания, не входящего в комплект поставки, дает возможность повысить надежность системы, так как в светильники встроены только драйверы. Электронные компоненты в них работают при низких напряжениях, так что их качество не так критично. А модель БП пользователь выбирает самостоятельно, исходя из своих потребностей, и может запросить на него всю необходимую информацию у поставщика.

Алексей Васильев

Выводы и полезное видео по теме

Все сложности, с которыми может столкнуться радиолюбитель, подбирающий преобразователь для мощных LED ламп, подробно описаны в видеосюжете:

Ключевые особенности самостоятельного подключения преобразовательного прибора в электросхему:

Поэтапный инструктаж, описывающий процесс сборки своими руками светодиодного драйвера из подручных средств:

Несмотря на заявленные производителем десятки тысяч часов бесперебойной работы светодиодных ламп, есть множество факторов, существенно снижающих эти показатели.

Для сглаживания всех прыжков тока в электросистеме предназначены драйверы. К их выбору или самостоятельной сборке нужно подходить ответственно после просчета всех необходимых параметров.

Расскажите о том, как подбирали драйвер для работы светодиодной лампочки. Поделитесь своими аргументами и способами стабилизации поставки напряжения диодному прибору освещения. Оставляйте комментарии в находящемся ниже блоке, задавайте вопросы, размещайте фотоснимки по теме статьи.