Меню

Как работают промышленные источники питания

ПРИМЕНЕНИЕ И УСТРОЙСТВО БЛОКОВ ПИТАНИЯ

Универсальные и лабораторные блоки питания

В общем случае любой блок питания (БП) это прибор, который при подключении к электрической сети формирует необходимые для дальнейшего использования напряжение и ток.

Чаще всего такие устройства преобразуют переменный ток электрической сети общего пользования (

220В, частота 50 Гц.) в постоянный.

Все блоки питания можно разделить на:

  • трансформаторные (линейные);
  • импульсные.

В свою очередь трансформаторные блоки могут быть:

  • стабилизированными;
  • нестабилизированными.

Нестабилизированный источник — это самый простой прибор, в состав которого входят:

  • понижающий трансформатор с первичной обмоткой, рассчитанной на сетевое напряжение;
  • двухполупериодный выпрямитель, с помощью которого напряжение переменного тока преобразуется в постоянное (пульсирующее);
  • конденсатор большой емкости, сглаживающий пульсации.

В таких блоках питания номинальные значения выходных параметров (напряжение, ток) обеспечиваются только при нормальных значениях входных электрических параметров и тока, потребляемого нагрузкой. Используются они для работы с устройствами, оснащенными собственными стабилизаторами.

В импульсных блоках питания переменное напряжение выпрямляется, а затем преобразуется в высокочастотные импульсы прямоугольной формы и заданной скважности.

Стабилизация в них обеспечивается применением отрицательной обратной связи, которая может быть организована как с помощью гальванической развязки от питающей цепи (трансформатор), так и путем подачи импульсов на фильтр низкой частоты.

В зависимости от колебаний сигнала обратной связи регулируется скважность выходных импульсов и таким образом поддерживается стабильность выходного напряжения.

Для каждого электронного или радиотехнического прибора разработчиками подбирается наиболее оптимальный вид блока питания. Так, например, для работы с приборами, работающими с максимальным током нагрузки:

  • до 5А применяют линейные БП;
  • свыше 5А используют импульсные БП.

Сравнивая аналогичные по выходным характеристикам источники питания необходимо отметить преимущества импульсных устройств, среди которых наиболее значимыми являются:

  1. Высокий коэффициент полезного действия (КПД), достигающий в некоторых случаях 98%.
  2. Небольшой вес, что связано с уменьшением размеров трансформаторов при использовании токов высокой частоты.
  3. Широкий диапазон питающего напряжения и частоты.
  4. Наличие большого количества встроенных элементов защиты и др.

Оба вида блоков в широком ассортименте представлены на отечественном рынке радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). При этом большой популярностью пользуются универсальные БП, которыми оснащаются рабочие места работников предприятий, специализирующихся на производстве или ремонте РЭА. Имеются они и у каждого радиолюбителя.

УНИВЕРСАЛЬНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ

Универсальный БП — это надежный источник электропитания, обладающий стабильными выходными параметрами и имеющий двойной запас по мощности. На его передней панели в общем случае должны размещаться:

1. Стрелочные и цифровые измерительные приборы (вольтметр, амперметр). При этом: стрелочный даст возможность оценить динамические изменения контролируемых параметров; цифровой позволит с высокой точностью контролировать выходные характеристики БП.

2. Органы управления, с помощью которых регулируют выходные параметры в режимах «грубо» и «точно», индикатор режима работы, тумблер или клавишный выключатель питающей электросети.

Теоретически возможно, но практически нецелесообразно разработать и изготовить универсальный блок питания, который подойдет, как говорят, «на все случаи жизни». Такое устройство будет иметь огромные размеры и вес, а его стоимость превысит все допустимые пределы.

Поэтому современные универсальные источники вторичного напряжения классифицируются по мощности, по номинальному значению выходного напряжения и по количеству выходов питающего напряжения. Исходя из этих градаций и осуществляют выбор необходимого прибора.

По номинальному значению выходного напряжения универсальные блоки питания бывают:

  • низковольтные до 100 В;
  • средневольтные до 1000 В;
  • высоковольтные свыше 1000 В.

По выходной мощности они делятся на:

  • микромощные, выходная мощность которых не превышает 1 Вт;
  • малой мощности от 1 до 10 Вт;
  • средней мощности 10. 100 Вт;
  • повышенной (от 100 до 1000 Вт) и высокой (свыше 1000 Вт) мощности.

Блок питания с регулировкой.

Одним из самых простых универсальных источников электропитания является регулируемый. Например, для начинающих радиолюбителей таким устройством может быть блок питания с током нагрузки в несколько ампер и позволяющий регулировать выходное напряжение в пределах от 1 до 36 В.

К нему можно подключить не только радиотехническое устройство или электродвигатель, но и автомобильный аккумулятор для зарядки.

В основе электрической схемы такого блока питания лежит мощный силовой трансформатор, а на выходе устанавливается мощный транзистор, установленный на теплоотводящий радиатор. Управляет транзистором специальная микросхема. Имеющиеся низкочастотные пульсации и высокочастотные шумы сглаживаются электролитическими конденсаторами большой емкости.

ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Лабораторный блок питания ни что иное как высококачественный универсальный источник питания с нормированными и термостабильными характеристиками. Эти устройства имеются на любом предприятии, которое занимается разработкой, изготовлением или ремонтом и/или ремонтом радиоэлектронной аппаратуры.

Используют их во время проверки и/или калибровки различных приборов. Кроме того они необходимы в тех случаях, когда нужно с высокой точностью подать питающее напряжение и ток на радиотехническое устройство.

Как правило, лабораторные блоки питания оснащаются всевозможными устройствами защиты (перегрузка, защита от короткого замыкания и пр.) и органами регулировки выходных параметров (напряжение и ток).

Серийно выпускаемые лабораторные источники питания могут быть как линейными, так и импульсными.

Читайте также:  Аккумуляторы для электронных книг SONY

Линейные лабораторные БП строятся на базе больших низкочастотных трансформаторов, которые понижают сетевое напряжение

220 В частотой 50 Гц до определенного значения. Частота переменного тока при этом остается без изменений. Затем синусоидальное напряжение выпрямляется, сглаживается емкостными фильтрами и доводится до заданного значения линейным полупроводниковым стабилизатором.

Приборы, работающие по такому принципу обеспечивают требуемое значение выходного напряжения с высокой точностью. Оно отличается стабильностью и отсутствием пульсаций. Однако они имеют ряд недостатков:

  • большие габаритные размеры и вес, который может быть больше 20 кг. Из-за этого мощность на нагрузке у таких БП редко превышает 200 Вт.;
  • низкий КПД (не более 60%), что обусловлено принципом работы линейного стабилизатора, где все избыточное напряжение преобразуется в тепло;
  • наличие высокочастотных помех, проникающих из сети

220 в, 50 Гц., для устранения которых необходим сетевой фильтр;

  • относительно небольшое время наработки на отказ, вызванное старением электролитических конденсаторов.
  • В основу работы импульсных лабораторных блоков питания положен принцип заряда сглаживающих конденсаторов импульсным током. Он образуется в момент подключения/отключения индуктивного элемента. Переключение происходит под действием специально оптимизированных транзисторов, а выходное напряжение регулируется путем изменения глубины широтно импульсной модуляции (ШИМ).

    Основные преимущества импульсных лабораторных источников обеспечиваются за счет:

    • плавного изменения глубины ШИМ, что в свою очередь, позволяет закачивать в сглаживающие конденсаторы такое количество энергии, которое соизмеримо с энергопотреблением нагрузки БП. При этом КПД блока питания может достигать 90 и более процентов;
    • высокочастотной составляющей, которая дает возможность использования сглаживающих конденсаторов значительно небольшой емкости.

    За счет этого габаритные размеры корпуса невелики. Кроме того, за счет более высокого КПД значительно уменьшается выделение тепла и улучшается температурный режим работы источника питания.

    Существенным недостатком импульсных лабораторных блоков, несколько ограничивающих их применение являются:

    • высокочастотные пульсации на выходе, которые достаточно тяжело отфильтровать;
    • радиочастотные наводки и их гармоники, вызванные периодическими токовыми импульсами.

    Основным техническим параметром лабораторных источников электро энергии является мощность. Здесь существует такое подразделение:

    • стандартные, мощностью до 700 Вт. Их максимальный вес не превышает 15 кг.;
    • большой мощности.

    Стандартные исполнения могут быть как трансформаторными, так и импульсными. Предназначены они для работы с напряжениями в диапазоне от 15 до 150 В. При этом максимальный ток ограничивается величиной порядка 25 А. Как правило, они имеют от одного до трех каналов, из которых два являются регулируемыми.

    © 2012-2020 г. Все права защищены.

    Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

    Источник

    

    Регулируемые импульсные блоки питания с Алиэкпресс. Подборка-путеводитель

    Регулируемые блоки питания — широкий класс устройств, в которых может регулироваться хотя бы один параметр выхода: напряжение, ток или порог срабатывания защиты по току.

    Но так исторически сложилось, что наиболее продвинутые из них выделились в отдельный класс лабораторных блоков питания, отличающихся хорошими характеристиками выходного напряжения, обязательным наличием регулировки величины выходного напряжения и уровня стабилизации (или ограничения) выходного тока. Кроме этого, они должны обладать и подходящим конструктивом для обеспечения безопасной и удобной работы.

    Часто они также обладают дополнительными возможностями: измерением не только напряжения и тока, но и отдаваемой мощности; цифровым управлением, памятью режимов и т.п.

    В данной подборке лабораторные блоки питания рассматриваться не будут, а будут рассмотрены более простые устройства, во многих ситуациях, тем не менее, достаточные для проведения ремонтно-испытательных работ или же для постоянного применения совместно с питаемым устройством.

    В подборке блоки питания будут рассмотрены в порядке от более простых к более «навороченным».

    Указанные в подборке цены — примерные на дату обзора с доставкой в Россию; они могут меняться как в зависимости от курсов валют, так и по воле продавцов.

    Импульсный блок питания на 96 Вт со ступенчатой регулировкой выходного напряжения

    Этот блок питания внешне похож на стандартный блок питания для ноутбука, и отличается от такового только возможностью переключения выходного напряжения. Если правильно устанавливать напряжение, то, действительно, можно и ноутбуки заряжать (набор переходников — в комплекте).

    Он может выдавать напряжения 12, 15, 16, 18, 19, 20 и 24 Вольт.

    Допустимый выходной ток для напряжений 20 и 24 В составляет 4 А, для всех остальных — 4.5 А.

    Установка выходного напряжения осуществляется переключателем ползункового типа сбоку устройства; а индикация — семью светодиодами на верхней поверхности.

    Источник

    Промышленные блоки питания

    Промышленные источники питания применяются для обеспечения электрическим питанием оборудования в промышленном производстве. Промышленные блоки питания имеют различные рабочие параметры в зависимости от питаемого устройства.

    Современные модели промышленных блоков питания и преобразователей напряжения

    Рынок промышленного оборудования предлагает множество вариантов исполнения источников питания. Подходящую модель можно подобрать практически для каждой конкретной задачи, для любой АСУ ТП, исходя из заданных параметров. Промышленные блоки питания помимо размеров различаются по выходной мощности и току, входному/выходному напряжению.

    Заказать консультацию инженера

    Область применения и решаемые задачи промышленных блоков питания

    Современная промышленная автоматика основана на использовании источников питания. Сегодня преобразователи напряжения применяются в каждом технологическом процессе, в котором задействована работа оборудования. Некоторые устройства могут иметь в себе до нескольких десятков промышленных блоков питания.

    Основная функция промышленных источников питания – преобразование электроэнергии по заявленным параметрам. Кроме этого, устройство решает следующие задачи:

    • передача мощности,
    • преобразование формы и/или величины напряжения,
    • стабилизация напряжения и тока,
    • защита оборудования от перегрузок сети и многие другие.

    Преимущества и недостатки использования промышленных источников питания

    Современный рынок промышленных блоков питания предлагает два основных вида оборудования.

    1. Трансформаторные (линейные) источники питания

    Данный вариант отличает простая конструкция и высокая надежность работы. Оборудование не создает радиопомех. Важным преимуществом является легкость обслуживания и доступность всех элементов оборудования.

    Но при всех своих плюсах, линейный промышленный блок питания сегодня является практически устаревшим оборудованием и постепенно вытесняется другими вариантами преобразователей напряжения. Минусом выбора такого варианта источника питания является его стоимость, габариты оборудования и невысокий КПД.

    2. Источники питания импульсного типа

    Преобразователи напряжения в импульсном варианте являются более современным оборудованием и применяются в производственных процессах гораздо чаще. Импульсные источники питания отличает ряд преимуществ:

    • меньший размер и вес при одинаковых показателях передаваемой мощности,
    • более высокий КПД,
    • меньшая стоимость,
    • высокая надежность оборудования,
    • встроенные цепи защиты,
    • большой выбор необходимых параметров.

    В принцип работы промышленного импульсного блока питания заложена постоянная генерация высокочастотных помех, что может стать ограничением в выборе оборудования.

    Как работают промышленные источники питания

    Принцип работы источников питания линейного типа достаточно прост. Типичная схема основана на понижающем трансформаторе, работающем от сетевого напряжения. Из трансформатора ток попадает на выпрямитель – переменное напряжение преобразуется в постоянное. Далее установлен фильтр, чаще всего это конденсатор большой емкости. Элементы устройства, в зависимости от характеристик, могут быть видоизменены, сохраняя при этом общую схему.

    Промышленный блок питания импульсного типа основан на инверторе. Сначала происходит выпрямление входного напряжения. С помощью преобразователя напряжения выдается переменный ток с необходимыми показателями. В зависимости от варианта работы импульсного источника питания, выходное напряжение может подаваться на трансформатор или выходной фильтр нижних частот. Как правило, используются малогабаритные трансформаторы.

    Источник

    Блоки питания для директора

    Универсальные и лабораторные блоки питания

    В общем случае любой блок питания (БП) это прибор, который при подключении к электрической сети формирует необходимые для дальнейшего использования напряжение и ток.

    Чаще всего такие устройства преобразуют переменный ток электрической сети общего пользования (

    220В, частота 50 Гц.) в постоянный.

    Все блоки питания можно разделить на:

    • трансформаторные (линейные);
    • импульсные.

    В свою очередь трансформаторные блоки могут быть:

    • стабилизированными;
    • нестабилизированными.

    Нестабилизированный источник — это самый простой прибор, в состав которого входят:

    • понижающий трансформатор с первичной обмоткой, рассчитанной на сетевое напряжение;
    • двухполупериодный выпрямитель, с помощью которого напряжение переменного тока преобразуется в постоянное (пульсирующее);
    • конденсатор большой емкости, сглаживающий пульсации.

    В таких блоках питания номинальные значения выходных параметров (напряжение, ток) обеспечиваются только при нормальных значениях входных электрических параметров и тока, потребляемого нагрузкой. Используются они для работы с устройствами, оснащенными собственными стабилизаторами.

    В импульсных блоках питания переменное напряжение выпрямляется, а затем преобразуется в высокочастотные импульсы прямоугольной формы и заданной скважности.

    Стабилизация в них обеспечивается применением отрицательной обратной связи, которая может быть организована как с помощью гальванической развязки от питающей цепи (трансформатор), так и путем подачи импульсов на фильтр низкой частоты.

    В зависимости от колебаний сигнала обратной связи регулируется скважность выходных импульсов и таким образом поддерживается стабильность выходного напряжения.

    Для каждого электронного или радиотехнического прибора разработчиками подбирается наиболее оптимальный вид блока питания. Так, например, для работы с приборами, работающими с максимальным током нагрузки:

    • до 5А применяют линейные БП;
    • свыше 5А используют импульсные БП.

    Сравнивая аналогичные по выходным характеристикам источники питания необходимо отметить преимущества импульсных устройств, среди которых наиболее значимыми являются:

    1. Высокий коэффициент полезного действия (КПД), достигающий в некоторых случаях 98%.
    2. Небольшой вес, что связано с уменьшением размеров трансформаторов при использовании токов высокой частоты.
    3. Широкий диапазон питающего напряжения и частоты.
    4. Наличие большого количества встроенных элементов защиты и др.

    Оба вида блоков в широком ассортименте представлены на отечественном рынке радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). При этом большой популярностью пользуются универсальные БП, которыми оснащаются рабочие места работников предприятий, специализирующихся на производстве или ремонте РЭА. Имеются они и у каждого радиолюбителя.

    УНИВЕРСАЛЬНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ

    Универсальный БП — это надежный источник электропитания, обладающий стабильными выходными параметрами и имеющий двойной запас по мощности. На его передней панели в общем случае должны размещаться:

    1. Стрелочные и цифровые измерительные приборы (вольтметр, амперметр). При этом: стрелочный даст возможность оценить динамические изменения контролируемых параметров; цифровой позволит с высокой точностью контролировать выходные характеристики БП.

    2. Органы управления, с помощью которых регулируют выходные параметры в режимах «грубо» и «точно», индикатор режима работы, тумблер или клавишный выключатель питающей электросети.

    Теоретически возможно, но практически нецелесообразно разработать и изготовить универсальный блок питания, который подойдет, как говорят, «на все случаи жизни». Такое устройство будет иметь огромные размеры и вес, а его стоимость превысит все допустимые пределы.

    Поэтому современные универсальные источники вторичного напряжения классифицируются по мощности, по номинальному значению выходного напряжения и по количеству выходов питающего напряжения. Исходя из этих градаций и осуществляют выбор необходимого прибора.

    По номинальному значению выходного напряжения универсальные блоки питания бывают:

    • низковольтные до 100 В;
    • средневольтные до 1000 В;
    • высоковольтные свыше 1000 В.

    По выходной мощности они делятся на:

    • микромощные, выходная мощность которых не превышает 1 Вт;
    • малой мощности от 1 до 10 Вт;
    • средней мощности 10. 100 Вт;
    • повышенной (от 100 до 1000 Вт) и высокой (свыше 1000 Вт) мощности.

    Блок питания с регулировкой.

    Одним из самых простых универсальных источников электропитания является регулируемый. Например, для начинающих радиолюбителей таким устройством может быть блок питания с током нагрузки в несколько ампер и позволяющий регулировать выходное напряжение в пределах от 1 до 36 В.

    К нему можно подключить не только радиотехническое устройство или электродвигатель, но и автомобильный аккумулятор для зарядки.

    В основе электрической схемы такого блока питания лежит мощный силовой трансформатор, а на выходе устанавливается мощный транзистор, установленный на теплоотводящий радиатор. Управляет транзистором специальная микросхема. Имеющиеся низкочастотные пульсации и высокочастотные шумы сглаживаются электролитическими конденсаторами большой емкости.

    ЛАБОРАТОРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

    Лабораторный блок питания ни что иное как высококачественный универсальный источник питания с нормированными и термостабильными характеристиками. Эти устройства имеются на любом предприятии, которое занимается разработкой, изготовлением или ремонтом и/или ремонтом радиоэлектронной аппаратуры.

    Используют их во время проверки и/или калибровки различных приборов. Кроме того они необходимы в тех случаях, когда нужно с высокой точностью подать питающее напряжение и ток на радиотехническое устройство.

    Как правило, лабораторные блоки питания оснащаются всевозможными устройствами защиты (перегрузка, защита от короткого замыкания и пр.) и органами регулировки выходных параметров (напряжение и ток).

    Серийно выпускаемые лабораторные источники питания могут быть как линейными, так и импульсными.

    Линейные лабораторные БП строятся на базе больших низкочастотных трансформаторов, которые понижают сетевое напряжение

    220 В частотой 50 Гц до определенного значения. Частота переменного тока при этом остается без изменений. Затем синусоидальное напряжение выпрямляется, сглаживается емкостными фильтрами и доводится до заданного значения линейным полупроводниковым стабилизатором.

    Приборы, работающие по такому принципу обеспечивают требуемое значение выходного напряжения с высокой точностью. Оно отличается стабильностью и отсутствием пульсаций. Однако они имеют ряд недостатков:

    • большие габаритные размеры и вес, который может быть больше 20 кг. Из-за этого мощность на нагрузке у таких БП редко превышает 200 Вт.;
    • низкий КПД (не более 60%), что обусловлено принципом работы линейного стабилизатора, где все избыточное напряжение преобразуется в тепло;
    • наличие высокочастотных помех, проникающих из сети

    220 в, 50 Гц., для устранения которых необходим сетевой фильтр;

  • относительно небольшое время наработки на отказ, вызванное старением электролитических конденсаторов.
  • В основу работы импульсных лабораторных блоков питания положен принцип заряда сглаживающих конденсаторов импульсным током. Он образуется в момент подключения/отключения индуктивного элемента. Переключение происходит под действием специально оптимизированных транзисторов, а выходное напряжение регулируется путем изменения глубины широтно импульсной модуляции (ШИМ).

    Основные преимущества импульсных лабораторных источников обеспечиваются за счет:

    • плавного изменения глубины ШИМ, что в свою очередь, позволяет закачивать в сглаживающие конденсаторы такое количество энергии, которое соизмеримо с энергопотреблением нагрузки БП. При этом КПД блока питания может достигать 90 и более процентов;
    • высокочастотной составляющей, которая дает возможность использования сглаживающих конденсаторов значительно небольшой емкости.

    За счет этого габаритные размеры корпуса невелики. Кроме того, за счет более высокого КПД значительно уменьшается выделение тепла и улучшается температурный режим работы источника питания.

    Существенным недостатком импульсных лабораторных блоков, несколько ограничивающих их применение являются:

    • высокочастотные пульсации на выходе, которые достаточно тяжело отфильтровать;
    • радиочастотные наводки и их гармоники, вызванные периодическими токовыми импульсами.

    Основным техническим параметром лабораторных источников электро энергии является мощность. Здесь существует такое подразделение:

    • стандартные, мощностью до 700 Вт. Их максимальный вес не превышает 15 кг.;
    • большой мощности.

    Стандартные исполнения могут быть как трансформаторными, так и импульсными. Предназначены они для работы с напряжениями в диапазоне от 15 до 150 В. При этом максимальный ток ограничивается величиной порядка 25 А. Как правило, они имеют от одного до трех каналов, из которых два являются регулируемыми.

    © 2012-2020 г. Все права защищены.

    Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

    Источник