Вторинні джерела живлення електронних пристроїв. Частина перша

1. Вступ
2. Первинні джерела живлення
3. Вторинні джерела живлення
4. Лінійні джерела живлення
5. Іпульсние джерела живлення
6. Що ще почитати?

На світі є настільки серйозні речі,
що говорити про них можна тільки жартома.

Нільс бор

1. Вступ
2. первинні джерела
3. вторинні джерела
4. лінійні джерела
5. імпульсні джерела
6. Корисна література

Вступ

Джерела живлення, які ви використовуєте для підключення ноутбука до мережі 220В, наприклад, називаються вторинними джерелами живлення. Вторинними вони називаються тому, що первинним джерелом харчування буде генератор на електростанції, який виробляє напругу, поточний по міських електромереж або хімічний елемент живлення. Всі джерела живлення можна грубо розділити так, як показано на діаграмі нижче.

Первинні джерела живлення

Первинні джерела живлення - це перетворювачі неелектричних видів енергії в електричну. Наприклад, ГЕС, вітрогенератори, сонячні панелі, хімічні джерела струму, акумулятори, бензогенератори та т.д. Первинними джерелами займаються в основному енергетики і виробники всяких акумуляторів. Мені вони не сильно цікаві, наприклад. Або цікаві ... Так, сонячні і геотермальні джерела енергії мені цікаві!

Вторинні джерела живлення

Вторинні ж джерела живлення самі по собі не виробляють електроенергію, вони просто її перетворять. Наприклад, джерело живлення ноутбука перетворює змінну напругу 220В в постійну напругу 19.2В.

Вторинні джерела потрібні, щоб забезпечити пристроїв задані параметри напруги, струму, пульсацій напруги живлення, частоти. Ми ж не ллємо нафту в бензобак? Так і електронні пристрої зручніше і безпечніше живити правильно.

Лінійні джерела живлення

Так вони називаються за рахунок принципу роботи. Справа в тому, що регулювання вихідної напруги в них безперервне, тобто лінійне. Ці джерела живлення з'явилися в світі першими. І будуються за класичною схемою: трансформатор, випрямляч, фільтр, стабілізатор:

На блок-схемі зображено стабілізований лінійний джерело живлення. Це означає, що він побудований таким чином, щоб підтримувати задану напругу, навіть якщо прилад, підключений до нього, буде їсти від нього струм то 1А, то 5А.

А є ще нестабілізовані лінійні джерела живлення. Якщо закрити рукою на блок-схемі прямокутник "стабілізатор", то вийде саме такий ВП. Ось в ньому при різному навантаженні напруга на його виході може злегка (мул в особливо плоіх випадках зовсім злегка) змінюватися (зазвичай воно зменшується).

Трансформатор знижує напругу мережі до необхідного, потім випрямляч зі звичайного змінної напруги робить пульсує напруга, яке потім згладжується фільтром до стану постійного, а стабілізатор використовується для того, щоб підтримувати напругу на навантаженні в необхідних навантаженням межах. Наприклад, навантаження живиться напругою в 10В +/- 0.2В - тут уже потрібен дуже хороший джерело живлення з гарною стабілізацією.
переваги

Їх досить просто виготовити в домашніх умовах, з хорошим фільтром видають напруга живлення з малим рівнем пульсацій і відповідно не заважають працювати пристроям, які від них харчуються. А також гальванічна розв'язка від мережі.

недоліки

Низький ККД, який падає з ростом споживання струму. Справа в тому, що чим більше споживає пристрій від лінійного джерела, тим сильніше в ньому нагріваються регулюючі елементи (зазвичай або транзистори, або спеціалізовані мікросхеми-стабілізатори), а значить в атмосферу летить прірва енергії у формі тепла. Інший мінус лінійних джерел харчування - вага. Хороший потужний трансформатор важить як гиря і має пристойні габарити, та й ціна у нього гідна ваги.

Іпульсние джерела живлення

Або інакше ПІП. Ці джерела працюють принципово інакше ніж лінійні джерела живлення. При цьому вони можуть при менших габаритах живити значно більші навантаження. Принцип їх роботи грунтується на ШІМ (широтно-імпульсної модуляції).

Спочатку в ПІП вхідна напруга перетвориться в постійну, а потім постійна напруга перетворюється в імпульси, що йдуть з певною частотою і шпаруватістю, а потім на трансформатор (для гальванічної розв'язки мережі і навантаження) або відразу на навантаження без усякої розв'язки.

На блок-схемі видно, що ПІП складніше влаштовані, ніж лінійні джерела живлення. Але їх також все ще можна зібрати в домашніх умовах. Або взагалі переробити блок живлення ATX PC. У мережі повно таких прикладів.

переваги

Мала вага, хороший ККД (до 90-98%), малі розміри. Володіє меншою вартістю, якщо порівнювати ПІП і лінійний джерело однакових характеристик. ПІП навколо нас всюди: зарядки мобільних телефонів, блоки живлення комп'ютерів і ноутбуків, ламп, світлодіодних років і інших пристроїв.

недоліки

Часто не мають гальванічної розв'язки від мережі. Є джерелами високочастотних перешкод, які повністю усунути практичні неможливо. Так само говорять, що є обмеження на мінімальну потужність навантаження. Справа в тому, що при навантаженні менше необхідної ПІП може просто не запуститися.

У наступній частині я хочу показати конкретні приклади схематики джерел живлення, а може бути навіть будемо крок за кроком створювати лінійний або імпульсний джерело живлення. Додай запис в закладки (Ctrl + D) і підписуйся на розсилку!)

Що ще почитати?

• Ревич. Цікава електроніка (глави про джерела живлення)
• Борисов. Енциклопедія юного радіоаматора (глави про джерела живлення)
• Білопільський. Джерела живлення радіопристроїв
• Санджай Маніктала. Імпульсні джерела живлення від A до Z
• Семенов. Силова електроніка (імпульсна)
• Раймонд Мек. Імпульсні джерела живлення
• Москат Е.А. Джерела живлення
• Єфімов І.П. Джерела живлення РЕА
• Мікросхеми для лінійних джерел харчування і їх застосування (довідник)
• Браун М. Джерела живлення. Розрахунок і конструювання
• Гейтенко. Джерела вторинного електроживлення