Греется диодный мост в блоке питания: Почему греется блок питания, основные причины перегрева источников питания.

Содержание

Что больше нагревается в блоке питания? (Ender 3)

Az3Dip
Загрузка

09.08.2020

1211

Вопросы и ответы

Статья относится к принтерам:

Ender 3

Есть такая штука, с термистором. Хочется поставить и подключить через неё 120мм куллер на обдув. Интересует к чему приклеить термистор, чтобы она самостоятельно регулировала обороты.

Буду очень рад фоткам с тепловизора. Хотя понимаю что греется что-то из этих двух прижатых к корпусу.

Ответы на вопросы

Учебно-практический центр “Эксперт” – Учебно-практический центр “Эксперт”

Импульсные источники питания завоевывают все большее жизненное пространство. Надежность их растет, и те недостатки, которые характерны для импульсных преобразователей энергии, с лихвой компенсируются их несомненными преимуществами. Сейчас они начинают применяться уже в тех областях, где традиционно использовались линейные источники питания.

Один из недостатков импульсных преобразователей энергии это то, что они являются источником высокочастотных помех, проникающих в первичную сеть переменного тока. Это, в свою очередь, может приводить к нестабильной работе другого оборудования, подключенного к той же фазе первичной сети, что и импульсный источник. В связис этим, абсолютно любой блок питания должен иметь в своем составе входные помехоподавляющие цепи, обеспечивающие его защиту от помехиз первичной сети, а также защиту первичной сети от высокочастотных помех импульсного источника. Кроме того, эти цепи могут выполнять функции по защите от высоких напряжений и больших токов.

Переменный ток сети на первом этапе преобразования должен быть выпрямлен с помощью диодного моста. На этот диодный мост переменный ток подается через сетевой выключатель, сетевой предохранитель, терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и помехоподавляющий фильтр. В подавляющем большинстве источников питания построение входных цепей одинаково, и такая типовая схема входных цепей приводится на рис. 1.

Рис. 1

Терморезистор с отрицательным ТКС служит для ограничения броска зарядного тока через конденсатор С5 в момент включения источника питания. При включении блока питания в начальный момент времени через диодный мост протекает максимальный зарядный ток конденсатора С5, и этим током может быть выведен из строя один (или более) диод выпрямителя. Так какв холодном состоянии сопротивление терморезистора составляет несколько Ом, ток через выпрямительные диоды моста ограничивается на безопасном для них уровне. Через некоторый промежуток времени в результате протекания через терморезистор зарядного тока С5, он нагревается, его сопротивление уменьшается до долей Ома и большене влияетна работу схемы.

Такое решение проблемы ограничения броска зарядного тока при помощи элемента с нелинейной вольт – амперной характеристикой используется достаточно часто, так как схема при этом получается наиболее простой и дешевой по сравнению с другими вариантами. Кроме того, она обеспечивает минимальные потери и высокую надежность, что и обуславливаетее применение практически во всех блоках питания. Ограничительный терморезистор, как и всякий нагреваемый элемент, обладает тепловой инерцией. Это означает, что для того, чтобы он восстановил свои ограничительные свойства, после выключения блока питания из сети должно пройти некоторое время (порядка нескольких минут), то есть он должен остыть. При этом следующее включение блока питания произойдет так жес ограничением броска зарядного тока. И это является дополнительным условием, из-за которого настоятельно рекомендуется выждать одну-две минуты перед следующим включением источника питания после его выключения, хотя на практике часто встречаются ситуации, при которых необходимо выключить источник питания и тут же снова включить его.

Терморезисторы довольно часто выходят из строя при пробоях силового транзистора, пробоях диодов выпрямителя. Неисправности терморезисторов довольно очевидны, так как они перегорают обычно с физическими нарушениями корпуса, т. е. корпус элемента разламывается и на нем видны следы копоти. При перегорании терморезистора специалист, производящий ремонт, может применить несколько вариантов решения проблемы:

— Заменить терморезистор на аналогичный — это наиболее оптимальное решение.

— Заменить терморезистор обычным резистором малого сопротивления (несколько Ом) и большой мощности (порядка 5 Вт) —в этом случае такой резистор будет осуществлять ограничение тока через выпрямитель в течение всей работы блока питания, однако будет выделять довольно большое количество тепла.

— Заменить терморезистор несколькими витками нихромовой проволоки — такой элемент будет выполнять общее ограничение тока, а витки будут способствовать плавному нарастанию тока. Однако стоит отметить, что такое решение нельзя назвать оптимальным, и лучше воздержаться от его применения.

— Замена терморезистора перемычкой — такой способ ремонта не рекомендуется применять (а некоторые специалисты и категорически предупреждают от замены терморезистра перемычкой), однако в некоторых ситуациях это приходится делать. К тому же, если при ремонте пришлось заменить диоды выпрямителя и поставить более мощные (например, КД226), то, как показывает практика, зарядный ток для таких диодов не страшени схема вполне работоспособна без терморезистора.

Следует отметить, что ограничительный терморезистор некоторые производители размещают между «-» диодного моста и общим проводом первичной части (рис. 2).

Рис. 2

В некоторых источниках питания терморезисторы не используются,а применяются ограничительные резисторы большой мощности (обычно белого цвета и имеющие форму параллепипеда). Эти резисторы имеют номинал сопротивления, равный несколько Ом и мощность5 –10 Вт.Как уже отмечалось ранее, такой резистор обеспечивает ограничение тока не тольков момент включения, а постоянно при работе источника питания. Поэтому на резисторе рассеивается достаточно большая мощность, и он очень сильно нагревается.

Сетевой плавкий предохранитель FU1 предназначен для защиты питающей сети от перегрузок, которые возникают при неисправностях сетевого выпрямителя или силового транзистора. Конструктивное изменение положения предохранителя при ремонте нежелательно, так как это может приводить к появлению сетевых электромагнитных помех.

Входной помехоподавляющий фильтр обладает свойством двунаправленного помехоподавления, то есть предотвращает проникновение высокочастотных импульсных помех из сетив блок питания и, наоборот, из блока питания в сеть.Эти импульсные помехи могут иметь значительную амплитуду. Сетевые помехи имеют в основном промышленную основу и создаются аппаратурой дуговой и контактной сварки, силовой пускорегулирующей аппаратурой, приводными электродвигателями, медицинской аппаратурой и т. д. Генерируемые блоком питания помехи обусловлены, главным образом, импульсным режимом работы силового транзистора и выпрямительных диодов. Помехи, генерируемые и силовой сетью и блоком питания можно разделить на два типа: симметричные и несимметричные.

Симметричная (дифференциальная) помеха — напряжение между проводами питания. Эта помеха измеряется между двумя полюсами шин питания.

Несимметричная (синфазная) помеха — напряжение между каждым проводом и корпусом блока питания (рис. 3).

Рис. 3

Для анализа работы помехоподавляющего фильтра рассмотрим случай, когда симметричная помеха воздействует на схему блока питания.

ЭДС помехи приложена к входу источника питания между фазным и нулевым проводом со стороны сети. Конденсатор С1 представляет собой очень большое сопротивление для питающего тока сетевой частоты (50Гц), и поэтому этот ток через конденсатор С1 не ответвляется.Для импульсного высокочастотного тока помехи этот конденсатор, напротив, имеет очень малое сопротивление, и поэтому большая часть тока помехи замыкается через него.

Однако одного конденсатора С1 оказывается недостаточно для полного подавления помехи. Поэтому далее включается двухобмоточный дроссель Т1 (нейтрализующий трансформатор), обмотки I иII которого имеют одинаковое число витков и намотанына одном сердечнике. Направление намотки обеих обмоток согласное. Из этого следует, что полезный ток сетевой частоты, протекающий по обмоткам I иII в противоположных направлениях, будет создавать в сердечнике Т1 два равных встречно-направленных магнитных потока, взаимно компенсирующих друг друга. Поэтому независимо от величины потребляемого от сети тока сердечник Т1 не будет намагничиваться, а значит, индуктивность обеих обмоток будет максимальна. Несмотря на это,из-за того, что питающий полезный ток имеет низкую сетевую частоту, обмотки Т1 не будут оказывать ему сколько-нибудь значительного сопротивления. Высокочастотный же ток помехи будет задерживаться этим дросселем. При этом, благодаря трансформаторному исполнению, индуктивность каждой из обмоток Т1 возрастает на величину взаимной индуктивности. Это объясняется тем, что магнитные потоки от высокочастотного тока помехи точно также взаимно компенсируются, как и токи сетевой частоты. Поэтому сердечник Т1 не намагничивается,а магнитная проницаемость его максимальна. Если бы вместо Т1 в каждый провод включался бы обычный дроссель, то протекающий ток намагничивал бы сердечники этих дросселей, в результате чего их магнитная проницаемость была бы меньше, даже при том же количестве витков.

Далее уже остаточная энергия помехи подавляется конденсатором С4, который замыкает через себя оставшуюся часть тока высокочастотной помехи, прошедшую через Т1.

Однако основное назначение конденсатора С4 иное. Диодный выпрямитель (D1-D4) также является генератором высокочастотных помех, что связано с импульсным характером тока через выпрямитель. Величина помех в основном зависит от свойств полупроводниковых диодов выпрямителя (крутизны вольтамперной характеристики, инерционности).

Процесс восстановления обратного сопротивления диодов при переключении не является мгновенным, и при смене полярности приложенного напряжения через диоды протекают импульсные обратные токи, обусловленные рассасыванием избыточных носителей. Эти импульсные токи и являются помехами, генерируемыми сетевым выпрямителем. Конденсатор С4, включенный в диагональ диодного моста, замыкает через себя токи этих импульсных помех, препятствуя их проникновениюв питающую сеть и нагрузку блока питания.

Конденсаторы С2 и СЗ — обязательные элементы и предотвращают проникновение несимметричных импульсных помех в питающую сеть. Такие же конденсаторы могут устанавливаться и до дросселя, образуя таким образом симметричный фильтр (рис. 4)

Рис. 4

Для предотвращения проникновения несимметричных помех из силового преобразователя в нагрузку через общий провод вторичной стороны в некоторых блоках питания этот общий провод не имеет гальванической связи с корпусом блока питания, а подключенк нему через дополнительный фильтрующий конденсатор малой емкости. При таком включении большая часть тока импульсной помехи замыкается через этот конденсатор внутри схемы блока питания. На рис. 5 таким конденсатором является С6 (4.7n/3kV).

Рис. 5

Следует отметить, что для разрядки конденсаторов сетевого фильтра после выключения блока питания из сетина выходе сетевого фильтра может включаться высокоомный резистор R1 на рис. 4. Включение такого резистора обусловлено требованиями техники безопасности при ремонте блока питания.

В современной схемотехнике во многих блоках питания по сетевому входу включается также варистор или динистор. Варистор — это нелинейный элемент, сопротивление которого зависит от приложенногок нему напряжения. Поэтому, пока сетевое напряжение не выходитза пределы допустимого, сопротивление варистора велико (десятки МОм), и он не влияетна работу схемы. При перенапряжениив сети варистор резко уменьшает свое сопротивление, и возросшим током через него выжигается плавкий предохранитель. Остальные элементы блока питания при этом остаются целыми. Сам варистор при этом обычно выходит из строя, что очень легко заметить —он чернеет,на окружающих его элементах — копоть и обычно варистор раскалывается. Достаточно часто для защиты источника питания от работы при повышенных напряжениях сети используется зенеровский диод, обозначаемый на схемах ZNR. Принцип работы его практически не отличается,т. е. если к нему прикладывается напряжение выше уровня его пробивного напряжения, то он «пробивается» и также выжигает плавкий предохранитель.

Маркировка варистора или зенеровского диода является достаточно простой. На корпусе тремя цифрами указывается номинал пробивного напряжения. Например, число 301 соответствует пробивному напряжению 300В (30×101), число 271 – напряжению 270В (27×101) и т. д.

В случае неисправного варистора или зенеровского диода установка нового предохранителя и повторное включение источника питания опять приводит к перегоранию предохранителя. Замену варистора или диода желательно производить на аналогичное изделие. Установка прибора с меньшим пробивным напряжением часто приводит его «пробою» при включении источника питания, т. к. именно в момент включения наблюдается большой скачок напряжения. Если установить прибор с большим значением пробивного напряжения, то в момент включения он не будет выходить из строя, однако и защищать источник питания он буде хуже. Возможен и такой способ решения проблемы, как полное удаление варистора (зенеровского диода) из схемы. Источник питания при этом будет запускаться без проблем, и предохранитель будет оставаться целым, однако, как, наверное, всем понятно, защита от повышенного напряжения сети будет отсутствовать. Такой способ решения проблемы стоит применять только в том случае, если вы увереныв хорошем качестве питающего напряжения и нет возможности найти аналогичную замену неисправному прибору.

Греется диодный мост причина

диодный мост выгорает — а переполюсовки там нет случайно.

Когда на стенд ставили проверять, после замены старого диодного моста, подключали как должно быть, плюс-плюс, минус-минус, только через новое реле пустили ток, но все работало, а на машине не хочет.

На аккумуляторе клеммы не перепутали?

Ну этого я точно сделать не мог. Потому что не один все собирал и неоднократно все проверяли после того как первый диод. мост выгорел со вторым уже аккуратнее были

Я так понял аккумулятор заряженный новый, болт греется а провод нет. И что чинили в генераторе?

Поменяли якорь, щетки, обмотку. После того как сгорел диодный мост поменяли и его поставив вместо родного реле, реле с газели(уаз) двухполосное

афанареть )) я на разборке от какогото японца (мазды чтоли) за 500рэ гену купил ))

Все оказалось куда проще чем думали. Нужно было всего лишь зачистить клеймы на аккумуляторе. Окисление на них мешало прохожденью заряда из-за чего и происходил нагрев. Сейчас все поставили на место, завели и нормально. Все отлично работает:bp::bp::bp::bp::bp:

То бобина,то реле,то блядина ны крыле
Дело было не в бобине.

Ну это уж как-то слишком оскорбительно, не находишь??

Разве?шоферский юмор.если тебя это задело.извини.

Безусловно, любое зарядное устройство в процессе своей работы хоть немного, но обязательно должно разогреваться, здесь достаточно вспомнить закон Джоуля-Ленца, указывающий нам на то, что если ток течет по проводнику, то будет наблюдаться и нагрев этого проводника, если конечно речь идет о реальном проводнике, например о том же медном, или о полупроводнике, из которого сделаны диоды и транзисторы.

Даже самые обычные провода, так или иначе от тока чуть-чуть всегда разогреваются. Но некоторые зарядные устройства, бывает, греются сверх всякой меры. Давайте попробуем разобраться, почему так происходит.

В случае с нынешними зарядными устройствами, причина их нагрева или перегрева заключается не только в джоулевым тепле. Любой современный сетевой зарядник — это прежде всего понижающий импульсный преобразователь. А в понижающем импульсном преобразователе есть, во-первых, импульсный трансформатор на феррите или хотя бы ферритовый дроссель.

Железные трансформаторы в зарядниках сегодня, пожалуй, не встретишь. Во-вторых, в импульсных преобразователях есть полевые транзисторы и, в-третьих, выпрямительные диоды. Таким образом, здесь есть целых три источника разогрева.

Ферритовый сердечник

На входе типичного зарядного устройства стоит диодный мост, превращающий сетевое переменное напряжение в постоянное. Это постоянное напряжение величиной около 300-310 вольт подается при помощи полевых или биполярных транзисторов короткими импульсами на импульсный трансформатор или на дроссель (в зависимости от схемотехники зарядника), который содержит ферритовый сердечник.

Итак, импульсы частотой в несколько десятков килогерц подаются на этот индуктивный элемент. Сердечник индуктивного элемента — реальный, значит когда он намагничивается и размагничивается, вихревые токи в нем так или иначе возникают, не говоря уже о насыщении. Так вот, в процессе работы зарядника этот ферритовый сердечник разогревается.

А если разработчик зарядного устройства пытался сделать его как можно компактнее, то и сердечник наверняка подобрал и установил минимально возможного для данной мощности размера, при этом частоту преобразователя завысил. В итоге сердечник, конечно, перегревается.

Если, к примеру, нормальная частота для сердечника составляет 50 кГц, а на него подали все 250 кГц. Размер то получился меньше, однако тепла взамен будет выделятся больше, ведь ферриты, способные перемагничиваться на высокой частоте без перегрева, стоят дороже, и размер, опять же, получится больше, что не выгодно для маркетинга.

Транзистор

Транзистор (полевой или биполярный) преобразуют выпрямленное сетевое напряжение в высокочастотные импульсы, которые подаются на обмотку индуктивного элемента. Так устроено большинство зарядных устройств. В редких случаях транзисторов может быть два. Если зарядное устройство относительно мощное, то транзистору необходим радиатор для отвода тепла, ведь транзистор как раз по закону Джоуля-Ленца разогревается.

Если изготовитель блока питания решил сэкономить на размере радиатора, либо совсем не поставил его, или вообще установил дешевые транзисторы с большим сопротивлением канала, то устройство, конечно, будет перегреваться. В неоригинальных зарядных устройствах такое сплошь и рядом встречается.

Выпрямительные диоды

Выпрямительные диоды Шоттки, преобразующие пониженное импульсное напряжение в постоянное низкое для зарядки, стоят на выходе, и тоже нагреваются. Они имеют падение напряжения от 0,2 (в лучшем случае) до 0,5 вольт, и при выходном токе, скажем, в 1 ампер, некоторое ощутимое количество тепла уже будет выделяться лишь на этих диодах. А если ток на выходе больше, да если напряжение меньше, это сильно сказывается на КПД.

Вывод

Таким образом, если вы хотите чтобы ваш зарядник грелся как можно меньше и не перегревался, покупайте оригинальные (от фирмы — изготовителя заряжаемого устройства) зарядники, в которых установлены качественные комплектующие, где разработчик не пытался сэкономить на всем подряд, а делал упор на качество своего продукта.

Тема: полезные сведения от тепловыделении на полупроводниках.

Как известно диоды являются полупроводниками, способны пропускать ток только в одном направлении. При прямом включении диода к источнику питания (плюс питания подключается к плюсу, аноду, диода, а минус питания к минусу, катоду, диода) этот полупроводник переходит в открытое состояние и через него может протекать ток. При этом на диоде образуется некоторое падение напряжения (где-то от 0,6 до 1,2 вольта) и с увеличением напряжения питания будет только увеличиваться ток, проходящий через полупроводник. При обратном включении диода (минус питания к плюсу диода и плюс питания к минусу диода) данный полупроводник будет находится в закрытом состоянии. Через него не будет протекать ток, а величина напряжения, которая на нем осядет, будет равна приложенному к нему напряжению.

Нагрев различных электрических элементов, в том числе и диодов, диодных мостов, напрямую связан с количеством тока, который проходит через них. Чем его больше, тем больше и нагрев. При маленьких токах нагрев настолько мал, что его даже незаметно. С увеличением тока и количеством выделяемого тепла температура постепенно увеличивается. Стоит учесть, что это тепло рассеивается через сам корпус компонента, и чем больше по объему этот компонент, тем больше и рассеивание тепла. Но уже при каком-то значительном количестве тока тепла становится настолько много, что оно уже не успевает рассеиваться. Естественно, происходит увеличение температуры компонента, в нашем случае это диод и диодный мост.

Стоит взять во внимание, что большинство нынешних полупроводников, в том числе и диодов, сделаны и кремния. А кристаллы кремния начинают безвозвратно разрушаться от температуры порядка 150-180 градусов по цельсию. Следовательно, когда нагрев диодов дойдет до этих температур они просто сгорят в результате теплового пробоя. Температуры близкие к критическим также негативно влияют на работу полупроводников, как минимум у них ухудшаются имеющиеся характеристики, а то и вовсе такие диоды могут иметь крайне малый срок службы. Максимальными температурами, при которых еще допустимо нормальное использование кремниевых полупроводников можно считать примерно до 60-80 °C.

Теперь по поводу зависимости электрической мощности, что оседает на диоде (полупроводнике) и выделяемого тепла. Выше я упомянул, что чем больше ток протекает через полупроводник, тем больше его нагрев. Это так, но еще нужно учитывать и падение напряжение, которое образовывается на компоненте. Простой пример, если взять одинаковые по своему объему два куска провода, у одного из которых будет большое сечение, но малая длина, и второй кусок провода, содержащий значительно большую длину с меньшим сечением. То есть, по массе и общему объему проводящего материала они будут одинаковы, но по внутреннему сопротивлению они будут различны (где толще сечение и меньше длина сопротивление будет меньше, чем у второго куска). И когда мы эти куски провода поставим между источником питания и какой-нибудь нагрузкой, то заметим, что через, как первый, так и второй кусок будет проходить один и тот же ток (одинаковая величина), а вот падение напряжения будет на них разное. На куске с большим сопротивлением (где большая длина и тоньше провод) будет оседать больше напряжения.

Электрическая мощность равна напряжение умножить на силу тока. И получается, что на куске провода с большим падением напряжения будет оседать большая электрическая мощность. А чем больше мощность, тем большее количество тепла будет выделяться. Проще говоря. И говоря о диодах и выпрямителях можно подытожить, что те полупроводники, на которых происходит большее падение напряжения, при их прямом включении, будут иметь большее тепловыделение, чем те, у которых оно меньше, при одном и том же токе.

Сила тока, которая протекает через диод, диодный мост выпрямитель зависит от мощности нагрузки. Чем меньше сопротивление этой нагрузки и больше ее мощность, тем и сила тока в цепи будет больше. Каждый диод, диодный мост имеет свою максимальную величину, как обратного напряжения, так и прямого тока (тока при прямом включении полупроводника). Протекание тока большей величины, чем это максимальное значение, чревато тепловым пробоем компонента. И, естественно, использовать диоды в своих схемах нужно с токовым запасом. То есть, чтобы в своем номинальном режиме диод или диодный мост работал не на пределе своих возможностей, а имел хотя бы 25% запас (как по току, так и по обратному напряжению), а то и больше.

Мощные диоды и диодные мосты при их эксплуатации на максимальных токах изначально рассчитаны на работу с радиатором, отводящими излишки тепла от полупроводников, улучшающие его рассеивание. Если их использовать на малых токах, то можно обойтись и без радиатора. Чтобы снизить имеющийся излишний нагрев диодов либо выпрямителей можно делать параллельное подключение одинаковых компонентов. То есть, при таком подключении будет увеличен как общий объем детали, что увеличивает рассеивание тепла, так и снизит падение напряжения при прямом включении компонентов.

Каковы причины чрезмерного нагрева диодов и диодных мостов? Ну если полупроводники не используются в режиме перегрузки, которая вызвана слишком большой нагрузкой, то возможно они могут нагреваться от соседних компонентов. Условием для излишнего нагрева полупроводников будет чрезмерная электрическая мощность, которая оседает на элементах. Возможно произошел частичных пробой полупроводника и его внутренее сопротивление при прямом включении увеличилось. Естественно, на нем будет большее падение напряжения, что ведет к увеличенному тепловыделению. В этом случае полупроводник нужно проверить на имеющееся падение напряжения при прямом включении, и если оно не соответствует норме произвести замену компонента.

Видео по этой теме:

Выпрямитель и простейший блок питания, как это сделать самому

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети.

Выпрямитель – это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Определение

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Различают два типа выпрямителей:

– Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

– Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения – амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Uа=Uд*√2

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

220*1.41=310

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Их две:

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

t=RC,

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

C=3200*Iн/Uн*Kп,

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

Простейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

1. Трансформатор;

2. Диодный мост;

3. Конденсатор.

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере.

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

Важно:

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Полная версия даташита https://www.jameco.com/Jameco/Products/ProdDS/889305.pdf

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Ранее ЭлектроВести писали, что компании Nissan Energy и OPUS Campers представили любопытную новинку — концептуальный автомобиль-кемпер Nissan x OPUS. Главная идея Nissan x OPUS заключается в том, чтобы обеспечить путешественников электроэнергией вдали от цивилизации. Для этого предлагается использовать отработанные аккумуляторные батареи электромобилей.

По материалам: electrik.info.

Что делать, если сильно нагревается блок питания ноутбука

Тот факт, что блок питания ноутбука греется при зарядке, не должен вас смущать – это нормальное явление. Другой вопрос, если блок питания сильно нагревается и не остывает после того, как аккумулятор полностью зарядится. Посмотрим, почему это происходит, и что делать, чтобы ноутбук не пострадал от перегрева.

Причина нагрева

Причиной того, что блок питания ноутбук сильно греется при зарядке, является заниженная мощность адаптера. Чем мощнее адаптер, тем меньше он нагревается при зарядке. Но с увеличением мощности станет больше размер блока питания, что негативно сказывается на восприятии лэптопа пользователями.

Поэтому производители подбирают в комплект к ноутбуку адаптер с минимально допустимой мощностью. Зарядить лэптоп можно, однако не стоит удивляться, что он сильно греется – адаптеру приходится работать на максимальных оборотах.

Блок превращает переменный ток 220В в постоянный ток 15-24В. Преобразование осуществляет трансформатор, а выпрямление – диодный мост. В зависимости от величины электрической нагрузки оба узла при работе нагреваются с разной степенью интенсивности.

Обычно максимальный нагрев приходится на первые 20-30 минут работы ноутбука с подключенным блоком питания. Связано это с тем, что адаптер действует под максимальной нагрузкой, одновременно заряжая батарею и поддерживая работу компьютера. Как результат, блок питания сильно греется.

Но если адаптер остается горячим после зарядки, то это является поводом обратить внимание на его состояние. Почему так происходит? Кроме заниженной мощности может быть еще несколько причин, по которым блок питания сильно греется:

Слишком большая нагрузка на ноутбук.
Нет естественного охлаждения (блок питания прикрыт тканью, лежит на ковре, под прямыми солнечными лучами).

Беспокоиться о состоянии ноутбука и адаптера стоит также в том случае, если при зарядке блок питания греется так, что его нельзя держать без неприятных ощущений. Кожа человека выдерживает температуру 60-70 градусов, но если адаптер греется на все 80 градусов, то вы не сможете его взять в руки.

Как снизить температуру адаптера?

Теперь вы знаете, почему блок питания ноутбука сильно греется. Осталось понять, как избавить лэптоп от этого недостатка. Можно попробовать следующие способы:

Поместите блок питания в такое место, где он может охлаждаться естественным образом. Как уже было отмечено выше, адаптер не должен быть закрыт одеялом или любой тканью. Также ему противопоказано лежание на ковре и попадание прямых солнечных лучей.
Постарайтесь при зарядке не нагружать ноутбук сильно. Подождите, пока аккумулятор зарядится, и лишь затем запускайте «тяжелые» игры и требовательные к ресурсам программы.

Если ни естественное охлаждение, ни временный отказ от игр не снижает температуру блока питания, то придется покупать новое оборудование с большей мощностью. Но чтобы ноутбук не сгорел, необходимо правильно подобрать блок питания, учитывая напряжение. Изучите маркировку на корпусе лэптопа. Там должны быть указаны параметры зарядного устройства: например, 19V-2.4A.

Затем посмотрите ситу тока и напряжение на старом блоке питания, который сильно греется. Вольтаж на нем должен совпадать, а сила тока может быть чуть больше.

Чтобы избавиться от перегрева, вам следует купить адаптер с таким же напряжением (19V) и большей силой тока – например, 4,7A вместо 2,7A. В таком случае блок питания при зарядке будет поддерживать низкую температуру, потому что нагрузка на узлы снизится.

Мониторинг температуры ноутбука

Следить нужно не только за состоянием адаптера но и за температурой всех компонентов ноутбука. Определить, как они нагреваются, на ощупь трудно, поэтому для мониторинга используются специальные утилиты: Speccy, CPU-Z и т.п. Кроме блока питания необходимо периодически проверять температуру:

Устройства хранения данных, особенно если в ноутбуке установлен HDD, а не твердотельный накопитель (SSD).
Графического адаптера. Видеокарта особенно сильно нагревается во время игр и работы ресурсоемких приложений: различных графических редакторов, мультимедийных программ.
Системной платы. От температуры материнской платы во многом зависит, как будут нагреваться другие компоненты.
Центрального процессора. Если ЦП перегревается, то производительность системы резко уменьшается.

Посмотреть предельно допустимую температуру оборудования можно в его спецификации, но если вы будете пользоваться утилитой Speccy, при перегреве показатель рядом с устройством будет окрашиваться в красный цвет.

Еще одним явным признаком чрезмерного повышения температуры является зависание и периодическое самовольное выключение лэптопа. Если вы столкнулись с такой проблемой, рекомендуется разобрать ноутбук, почистить систему охлаждения и корпус от пыли и заменить термопасту. В отдельных случаях для поддержания нормальной температуры приходится устанавливать дополнительные кулеры, вмонтированные в охлаждающую подставку. Без нормального охлаждения компоненты могут быстро выйти из строя, а их замена потребует серьезных финансовых затрат.

В этом смысле нагрев блока питания не является такой уж серьезной проблемой, потому что в большинстве случаев пользователи испытывают ненужное волнение по поводу температуры, тогда как на самом деле адаптер полностью исправен.

Блок питания для светодиодной ленты своими руками

Современная электроника часто комплектуется внешними источниками питания на 5В, 12В, 19В. После того как прибор выходит из строя, они часто валяются в кладовке или тумбочке.

5V — это напряжение зарядных устройств для телефонов и USB;
12V — используется в компьютерах, некоторых планшетах, ТВ, сетевых маршрутизаторах.
19V — в ноутбуках, мониторах, моноблоках.

Мы будем рассматривать, каким образом можно адаптировать любой блок питания для светодиодной ленты на 12В. Будут только простые и бюджетные варианты доступные каждому. Зарядники на 5В не подходят. Но из таких зарядников я делаю ночники, на корпус приклеивается от 3 или 6 диодов. Ночью светит не ярко, в самый раз.

Содержание

1. Источники питания на 12V
2. БП на 19V
3. Характеристики импульсных стабилизаторов
4. Простые схемы своими руками
5. Видео, как доработать своими руками
6. Готовые модули из Китая
7. Питание и драйвер в одном модуле
8. Где купить дешево?

Источники питания на 12V

БП от маршрутизатора 12V, 1А

Источники питания на 12В от электроники обычно бывают от 6 до 36 Ватт. 10 Ватт хватает для подсветки рабочей поверхности светодиодной лентой на кухне. Такие блоки делятся на 2 основных вида:

старые на трансформаторах, отличаются большим весом;
современные импульсные, еще называют электронный трансформатор, отличаются малым весом и большой мощностью при малых габаритах.

Использовать на трансформаторах не рекомендую. При установке светодиодной ленты я сперва подключил трансформаторный БП от роутера, мощность которого была в 2 раза больше мощности ленты. Сам выпрямитель стал сильно греться. Поставил диодный мост выпрямителя на самодельный радиатор для охлаждения, все равно греется сильно, долго он так не протянет. Времени не было разбираться в тонкостях, поэтому спросил у специалиста. Он кое-как нашел причину, светодиоды имеют особенную вольт-амперную характеристику (сокращенно ВАХ), что приводит к сильному нагреву. Он подарил мне от телевизора на 12В и 2 Ампера, то есть мощность равна 24W. Теперь все работает без проблем и не греется.

БП на 19V

БП ноутбучного типа на 19В, 90W

Напряжение в 19В широко используется в настольной компьютерной технике, чаще всего в ноутбуках, моноблоках, мониторах, сканерах. В эту категорию можно отнести БП от принтеров, они мощные, бывает 16В, 20В, 24В, 32В.

У меня давно валяется отличный блок питания для светодиодов на 90W и 19V от ноутбука Asus. Такой мощности хватит, чтобы запитать светодиодную ленту на 6000 Люмен, а этого хватит, чтобы сделать диодное освещение комнаты 20 квадратов. Но БП не 12 вольт, и потребуется доработка. Внутрь корпуса мы не полезем, перепаивать схему под 12 вольт сложно, долго и надо быть электронщиком. Сделаем проще, подключим небольшой понижатель со стабилизатором. Существует два типа.

Тип №1

Стабилизатор на 7812

Стабилизатор на микросхеме типа КРЕН 7812 (lm317), выглядит почти как транзистор, при установке на радиатор охлаждения выдерживает ток 1 Ампер. Этот вариант устаревший и громоздкий. Для использования всей мощности ноутбучного БП потребуется 5-6 таких (или 1 большая) и большой алюминиевый радиатор для охлаждения.

Тип №2

Импульсный на специализированных микросхемах

Современный импульсный стабилизатор, миниатюрен, не греется, простой как 3 рубля. В русских магазинах за него просят 600-900 р, цена сильно завышенная. У китайцев на 3 ампера стоит 50 р., 5-7А продается за 100-150 р., поэтому рекомендую заказать пару штук на Aliexpress.

Рекомендую использовать импульсный, КПД у него выше 80-90%, проще и дешевле. Только не покупайте источник тока на LM2596, вам нужен источник напряжения. Чтобы найти в китайском интерне-магазине используйте запросы:

LM2596 power supply;
12v switching regulator;
voltage regulator 12v 7a;

Характеристики импульсных стабилизаторов

Специалист на видео инструкции расскажет основные технические характеристики современных импульсных стабилизаторов, схемотехнику и рекомендации по их правильному использованию. Чтобы вы своими руками не спалили его во время экспериментов.

Простые схемы своими руками

Примеры готовых импульсных модулей на 36W

Если вышеописанные БП вам не подходят, то блок питания для светодиодной ленты 12в можно спаять по схеме своими руками. Для самодельного потребуется много времени и немало деталей, не буду рассматривать полные схемы для подключения к сети 220B. при современном развитии электроники их проще купить у китайцев. Есть схемы для сборки своими руками еще на TL594 и других новых элементах. Но мне больше нравится описанный ниже, легко повторяется за 10 минут.

Рассмотрим оптимальный и современный на LM2596. Потребуется установить всего 4 радиоэлемента. Аналоги, схожие по функционалу, это ST1S10, L5973D, ST1S14.

Существует несколько модификаций микросхемы:

фиксированное 12 V, LM2596-12, указано в конце маркировки;
регулируемый вариант LM2596ADJ;
цена в России одной 170 р.. В Китае весь собранный блок на LM2596 стоит 35р. включая доставку.

Характеристики

Параметр	Значение
Входное напряжение, не более	40В
Вольт на выходе	3-37В
Выходной ток	3А
Срабатывание защиты по току	3А
Частота преобразования	150 кГц

Видео, как доработать своими руками

Коллега подобно расскажет, как подключить и настроить стабилизатор к блоку питания от ноутбука на 19V.

Готовые модули из Китая

Вариант с регулятором на выходе от 3 до 37В

В первой схеме будем использовать LM2596ADJ с регулируемым вольтажом на выходе. Выпускаться она может в разных корпусах, но самый оптимальный как на картинке. Плюсом такой конструкции будет возможность регулировать яркость led ленты без диммера.

Схема с фиксированным 12B

Стабилизатор на микросхеме LM2596-12, отсутствует переменный резистор для регулировки, на выходе ровно 12B. Схема проще на одну детальку.

Питание и драйвер в одном модуле

Универсальный блок с 3 регуляторами

Универсальный вариант, регулируется сила тока и напряжение. Можно запитать не только диодную ленту, но и светодиоды. то есть может выступать в качестве драйвера и электронного трансформатора.

На видео ролике вам покажут как пользоваться и настраивать самостоятельно универсальный вариант модуля с драйвером, регулируемой силой тока.

Где купить дешево?

Бывает, что у вас дома не оказалось БП подходящего от бытовых приборов, но точно есть у других, тоже валяется без дела. Сперва спросите у знакомых или соседей, наверняка что то есть. За пару сотен или жидкую валюту вы можете сними договорится.

Большой ассортимент вы найдете на Авито и на местных форумах. Многие избавляются от ненужного хлама и продают БП за символическую цену, потому что выбрасывать жалко, а реальную стоимость не знают. Таким образом, я часто покупаю хорошие приборы, тем более торг никто не отменял. Недавно мне удалось купить фирменный ACER от моноблока на 190W за 400 р. Он герметичен и высокого качества, так как компьютерная электроника требует очень стабильного и качественного питания в отличие от диодной ленты.

Сгорел дроссель в блоке питания

В этой статье, я немного расскажу об основах ремонта компьютерных, импульсных блоков питания стандарта ATX. Это одна из первых моих статей, я написал её примерно 5 лет назад, по этому прошу строго не судить.

Меры предосторожности.
Ремонт импульсных БП, довольно опасное занятие, особенно если неисправность касается горячей части БП. Поэтому делаем всё вдумчиво и аккуратно, без спешки, с соблюдением техники безопасности.

Силовые конденсаторы могут длительное время держать заряд, поэтому не стоит прикасаться к ним голыми руками сразу после отключения питания. Ни в коем случае не стоит прикасаться к плате или радиаторам при подключенном к сети блоке питания.

Для того чтобы избежать фейерверка и сохранить ещё живые элементы следует впаять 100 ватную лампочку вместо предохранителя. Если при включении БП в сеть лампа вспыхивает и гаснет – все нормально, а если при включении лампа зажигается и не гаснет – где-то короткое замыкание.

Проверять блок питания после выполненного ремонта следует вдали от легко воспламеняющихся материалов.

Паяльник, припой, флюс. Рекомендуется паяльная станция с регулировкой мощности или пара паяльников разной мощности. Мощный паяльник понадобиться для выпаивания транзисторов и диодных сборок, которые находятся на радиаторах, а так же трансформаторов и дросселей. Паяльником меньшей мощности паяется разная мелочевка.
Отсос для припоя и (или) оплетка. Служат для удаления припоя.
Отвертка
Бокорезы. Используются для удаления пластиковых хомутов, которыми стянуты провода.
Мультиметр
Пинцет
Лампочка на 100Вт
Очищенный бензин или спирт. Используется для очистки платы от следов пайки.
Устройство БП.

Немного о том, что мы увидим, вскрыв блок питания.

Внутреннее изображение блока питания системы ATX

A – диодный мост, служит для преобразования переменного тока в постоянный

B – силовые конденсаторы, служат для сглаживания входного напряжения

Между B и C – радиатор, на котором расположены силовые ключи

C – импульсный трансформатор, служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки

между C и D – радиатор, на котором размещены выпрямительные диоды выходных напряжений

D – дроссель групповой стабилизации (ДГС), служит для сглаживания помех на выходе

E – выходные, фильтрующие, конденсаторы, служат для сглаживания помех на выходе

Распиновка разъема 24 pin и измерение напряжений.

Знание контактов на разъеме ATX нам понадобится для диагностики БП. Прежде чем приступать к ремонту следует проверить напряжение дежурного питания, на рисунке этот контакт отмечен синим цветом +5V SB, обычно это фиолетовый провод. Если дежурка в порядке, то следует проверить наличие сигнала POWER GOOD (+5V), на рисунке этот контакт помечен серым цветом, PW-OK. Power good появляется только после включения БП. Для запуска БП замыкаем зеленый и черный провод, как на картинке. Если PG присутствует, то, скорее всего блок питания уже запустился и следует проверить остальные напряжения. Обратите внимание, что выходные напряжения будут отличаться в зависимости от нагрузки. Так, что если увидите на желтом проводе 13 вольт, не стоит беспокоиться, вполне вероятно, что под нагрузкой они стабилизируются до штатных 12 вольт.

Если у вас проблема в горячей части и требуется измерить там напряжения, то все измерения надо проводить от общей земли, это минус диодного моста или силовых конденсаторов.

Первое, что следует сделать, вскрыть блок питания и произвести визуальный осмотр.

Если БП пыльный вычищаем его. Проверяем, крутится ли вентилятор, если он стоит, то это, скорее всего и является причиной выхода из строя БП. В таком случае следует смотреть на диодные сборки и ДГС. Они наиболее склонны к выходу из строя из- за перегрева.

Далее осматриваем БП на предмет сгоревших элементов, потемневшего от температуры текстолита, вспученных конденсаторов, обугленной изоляции ДГС, оборванных дорожек и проводов.

Перед вскрытием блока питания можно попробовать включить БП, чтобы наверняка определиться с диагнозом. Правильно поставленный диагноз – половина лечения.

БП не запускается, отсутствует напряжение дежурного питания
БП не запускается, но дежурное напряжение присутствует. Нет сигнала PG.
БП уходит в защиту,
БП работает, но воняет.
Завышены или занижены выходные напряжения
Предохранитель.

Проверять блок питания после выполненного ремонта следует вдали от легко воспламеняющихся материалов.

Немного о том, что мы увидим, вскрыв блок питания.

Внутреннее изображение блока питания системы ATX

A – диодный мост, служит для преобразования переменного тока в постоянный

B – силовые конденсаторы, служат для сглаживания входного напряжения

Между B и C – радиатор, на котором расположены силовые ключи

между C и D – радиатор, на котором размещены выпрямительные диоды выходных напряжений

D – дроссель групповой стабилизации (ДГС), служит для сглаживания помех на выходе

E – выходные, фильтрующие, конденсаторы, служат для сглаживания помех на выходе

Распиновка разъема 24 pin и измерение напряжений.

Первое, что следует сделать, вскрыть блок питания и произвести визуальный осмотр.

БП Hiper type R 580W. Сгорел дроссель в выходных цепях

Спустя много лет работы, год назад, были заменены ВСЕ конденсаторы на БП, и вот, на днях в процессе работы он внезапно выключился, потянуло запахом гари. После разборки БП был найден виновник: дроссель L4. Фото дросселя и платы БП во вложениях. Диодные сборки прозвонил, в норме. Вопрос, кто сталкивался с подобным? Какой материал сердечника дросселя? Перемотать его или где купить новый?
**** UPD****
Люди добрые, если у кого есть данный дроссель от сабжа в сборе (с обмотками) от донора, или кто знает диаметры и количество витков провода напишите на почту .

5 комментариев
Подробнее
141 просмотр
2 вложения

FSP550-80GLC, выпаян дроссель

В данном БП, со слов владельца – сгорел дроссель и попортился конденсатор рядом с ним (см на картинке) из за слишком прожорливого железа. Ко мне он попал уже с выпаяным дросселем и конденсатором (чел пытался чинить – но видимо не было замены).

9 комментариев
Подробнее
1092 просмотра
3 вложения

Занижены-Завышены выходные напряжения китайского БП

После отказа Кулера вылетел (из за перегрева) БП, при вскрытии визуально было видно почерневший дроссель (тот что после шоток идёт) при позвонке оказалась пробита одна пара шоток (которая по центру) пара кондеров взудалась, заменил нерабочие детали с другого блока (на дросселе пришлось домотать одну обмотку). После включения питания: кулер (новый) ожил, но при замере напряжений оказалось вместо (12>13,5) (5>4,6) (3.3>2.6) подключал 6v лампочку к каналу 3,3v просаживалась напруга примерно до 1V. при подключении лампы к каналу 5v блок выключался.

9 комментариев
Подробнее
3698 просмотров
1 вложение

В Thermaltake XP550NP 430W занижены 12V, греется дроссель

При включении БП Thermaltake XP550NP 430W дёргались и тут же останавливались вентиляторы компьютера. Разобрал БП, оказалось что сгорел дроссель во вторичке. Поставил похожий по обмоткам и диаметру проводов. Думаю, что такая штука сама по себе за просто так не горит, поэтому прозвонил все транзисторы и диоды в первичке и вторичке (кроме микросхем, потому как не знаю как), внимательно осмотрел все остальные компоненты на предмет изменения цвета, вспученностей и т.д. Ничего не нашёл – всё цело и красиво. Включил – работает. Подсоединил к компьютеру – всё работает.

7 комментариев
Подробнее
8125 просмотров

Thermaltake XP550 PP 430W, сгорел дроссель групповой стабилизации

Добрый вечер ! В БП thermaltake xp 550 полностью выгорел дроссель во вторичной части после трансформатора, поменял на похожий – не хочет запускаться, дежурка есть, помогите со схемой и советами, заранее спасибо .

24 комментария
10137 просмотров

БП DELUXE ATX-400W выгорает дроссель групповой стабилизации (Решено)

всем привет! БП DELUXE ATX-400w P4, такая проблема-на большинстве бп перегревается и обугливаются обмотки выходного дросселя (или трансформатора)12 и 5в,на входе пульсации в норме,выходные напр.тоже в норме,в чем может быть проблема?

7 комментариев
8456 просмотров

Microlab ATX-420W – посажено 3,3в.(решено)

Уже третий БП попадается мне со сгоревшим Дросселем (клиенты грят запахло) по выходным напругам, в частности замыкают обмотки у него между 12 и 5 вольтами.При этом БП при включении дернет вентилятором и все. Ну дроссель снимаю, перематываю обмотки, включаю. БП заводится, все основные напруги в норме кроме 3,3 вольт- идет 1,6.

Схема мостового выпрямителя

– Детали конструкции и советы »Электроника

Мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, обеспечивает двухполупериодное выпрямление без использования трансформатора с отводом от средней точки.

Цепи диодного выпрямителя Включают: Цепи диодного выпрямителя
Полуволновой выпрямитель Двухполупериодный выпрямитель Двухдиодный двухполупериодный выпрямитель Двухполупериодный мостовой выпрямитель Синхронный выпрямитель

Мостовой выпрямитель – это электронный компонент, который широко используется для обеспечения двухполупериодного выпрямления и, возможно, является наиболее широко используемой схемой для этого приложения.

Используя четыре диода в мостовом выпрямителе, схема имеет характерный формат, принципиальная схема которого основана на квадрате с одним диодом на каждой ножке.

Благодаря своим характеристикам и возможностям, двухполупериодный мостовой выпрямитель используется во многих линейных источниках питания, импульсных источниках питания и других электронных схемах, где требуется выпрямление.

Типовой мостовой выпрямитель для монтажа на печатной плате

Схемы мостового выпрямителя

Схема основной схемы мостового выпрямителя имеет блок мостового выпрямителя в центре.Он состоит из мостовой схемы с четырьмя диодами. Это могут быть отдельные диоды или мостовые выпрямители в виде единого электронного компонента.

Двухполупериодный выпрямитель с использованием мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель обеспечивает двухполупериодное выпрямление и имеет преимущество перед двухполупериодным выпрямителем, использующим два диода, в том, что в трансформаторе не требуется центральный отвод. Это означает, что для обеих половин цикла используется одна обмотка.

Электронные компоненты

с обмоткой дороги, а наличие центрального отвода означает, что для обеспечения двухполупериодного выпрямления необходимы две идентичные обмотки, каждая из которых обеспечивает полное напряжение.Это удваивает количество витков и увеличивает стоимость трансформатора. Это может быть особенно важно при разработке линейных источников питания или других электронных устройств.

Чтобы увидеть, как работает двухполупериодный выпрямитель на мостовых диодах, полезно увидеть, как протекает ток в течение полного цикла входящей формы волны.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель, показывающий протекание тока

В большинстве приложений источников питания, будь то линейные регуляторы напряжения или импульсные источники питания, выход мостового выпрямителя будет подключен к сглаживающему конденсатору как часть нагрузки.

Эти электронные компоненты принимают заряд во время высоковольтных частей формы волны, а затем отдают заряд на нагрузку при падении напряжения. Таким образом, они обеспечивают более постоянное напряжение, чем прямой выход мостового выпрямителя. Это позволяет другим схемам, таким как линейные регуляторы напряжения и импульсные источники питания, работать правильно.

Примечание по сглаживанию конденсатора источника питания:

Конденсаторы

используются во многих источниках питания как для линейных регуляторов напряжения, так и для импульсных источников питания, чтобы сгладить выпрямленную форму волны, которая в противном случае варьировалась бы от пикового напряжения формы волны до нуля.Сглаживая форму волны, можно запускать из нее электронные схемы.

Подробнее о Конденсаторное сглаживание.

Что касается мостового выпрямителя и его диодов, включение конденсатора означает, что ток, проходящий через диоды, будет иметь значительные пики по мере заряда конденсатора.

Период, в течение которого конденсатор источника питания заряжается

При выборе электронных компонентов для мостового выпрямителя необходимо убедиться, что они могут выдерживать пиковые уровни тока.

Мостовые выпрямители

Компоненты мостового выпрямителя могут быть разных форм. Их можно сделать с помощью дискретных диодов. Кольцо из четырех диодов можно легко изготовить как на бирке, так и в составе печатной платы. Необходимо обеспечить достаточную вентиляцию диодов, поскольку они могут рассеивать тепло под нагрузкой.

Схема мостового выпрямителя и маркировка

В качестве альтернативы мостовые выпрямители поставляются как отдельные электронные компоненты, содержащие четыре диода в едином блоке или корпусе.Четыре соединения выведены и отмечены «+», «-» и «~». Соединение «~» используется для подключения к переменному входу. Соединения + и – очевидны.

Некоторые из этих мостовых выпрямителей предназначены для монтажа на печатной плате и могут иметь провода для монтажа в сквозные отверстия. Другие могут быть устройствами для поверхностного монтажа.

Некоторые мостовые выпрямители заключены в корпуса большего размера и предназначены для установки на радиаторе. Поскольку эти выпрямители спроектированы так, чтобы пропускать значительный ток, они могут рассеивать значительный уровень тепла в результате падения напряжения на диодах, а также внутреннего сопротивления объемного кремния, используемого для диодов.

Мостовой выпрямитель с разделенным питанием

Для многих схем, таких как операционные усилители, могут потребоваться разделенные источники питания от линейного источника питания.Можно очень легко создать разделенное питание для этих и других приложений, используя двухполупериодный мостовой выпрямитель. Хотя он возвращается к использованию разделенного трансформатора, то есть с центральным отводом, может быть стоит получить импульсный или линейный источник питания с комбинацией как отрицательного, так и положительного источников питания с использованием мостового выпрямителя.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель с двойным питанием

Схема работает эффективно и рационально, поскольку обе половины входной волны используются в каждой секции вторичной обмотки трансформатора.

Мостовой выпрямитель с двойным питанием требует использования трансформатора с центральным ответвлением, но в любом случае часто требуется вторая обмотка для обеспечения двойного питания.

Схема двухполупериодного выпрямителя на основе диодного моста работает хорошо и используется в большинстве приложений двухполупериодного выпрямителя. Он использует обе половины формы волны в обмотке трансформатора и, как результат, снижает тепловые потери для данного уровня выходного тока по сравнению с другими решениями.Кроме того, это решение не требует трансформатора с центральным ответвлением (за исключением версии с двумя источниками питания), и в результате снижаются затраты.

Мостовой выпрямитель, вероятно, наиболее известен своим использованием в импульсных источниках питания и линейных источниках питания, но он также используется во многих других схемах.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Возврат в меню проектирования схем.. .

Активные мостовые выпрямители

уменьшают тепловыделение в камерах безопасности PoE

Power over Ethernet (PoE) был принят индустрией видеонаблюдения как решение давней проблемы: сложной кабельной разводки. Например, для обычной традиционной камеры видеонаблюдения с фиксированным обзором требуется два кабеля: один для питания (от 10 Вт до 15 Вт от 24 В переменного тока или 12 В постоянного тока) и отдельный коаксиальный кабель для видеосигнала. При использовании PoE по одному кабелю Ethernet передаются и видеоданные, и питание.Все упрощено. Верно?

Не совсем так. Для обеспечения совместимости с существующими системами производители камер должны производить камеры с поддержкой PoE, которые также совместимы с устаревшими источниками питания – они должны принимать PoE от 37 В до 57 В постоянного тока от разъема RJ-45 или 24 В переменного тока, +12 В постоянного тока или –12 В постоянного тока. от вспомогательного разъема питания.

На рисунке 1 показана архитектура питания, используемая многими производителями камер PoE для решения этой проблемы. Полномостовой диодный выпрямитель после вспомогательного (старого) входа вырабатывает положительную мощность постоянного тока от 24 В переменного тока, +12 В постоянного тока или –12 В постоянного тока.Результирующая мощность постоянного тока и входы PoE соединяются диодом-ИЛИ, причем выигрышный источник питания подается на импульсный источник питания с широким входным напряжением, который, в свою очередь, питает электронику камеры.

Рисунок 1. Вспомогательный вход и архитектура питания PoE

Эта силовая архитектура создает несколько проблем. Когда камера питается от вспомогательного входа, три диода (обведены кружком на Рисунке 1) попадают в тракт питания. Помимо неэффективности этой конструкции и возможных тепловых проблем из-за мощности, рассеиваемой диодами, три диода приводят к значительному падению напряжения на входе импульсного источника питания.С камерой от 10 Вт до 15 Вт эти проблемы легко преодолимы, но новейшие камеры видеонаблюдения удвоили это энергопотребление. Такие функции, как панорамирование / наклон / масштабирование (PTZ) и нагреватели объектива камеры для работы на открытом воздухе, сделали эту силовую архитектуру непригодной для этой новой волны камер.

Чтобы проиллюстрировать недостатки архитектуры, рассмотрим камеру мощностью 26 Вт. Для вспомогательного входа 12 В постоянного тока (предполагается, что на самом деле это 9 В постоянного тока из-за использования нерегулируемых настенных бородавок / адаптеров переменного тока) и трех диодов Шоттки с падением 0,5 В, входное напряжение импульсного источника питания равно 7.5 В (9 В – 3 • 0,5 В). Входной ток для этой камеры составляет примерно 3,5 А (26 Вт / 7,5 В). Результирующая рассеиваемая мощность трех диодов Шоттки в тракте питания составляет 5,2 Вт (3,5 А • 3 • 0,5 В). Это рассеяние мощности приводит к более высокой температуре внутри камеры, что трудно, требует много времени и денег, чтобы уменьшить ее.

На рис. 2 показан способ преодоления этого недостатка. Здесь два диода мостового выпрямителя заменены идеальными диодами, обведенными (черным) на рисунке 2. Идеальные диоды – это просто полевые МОП-транзисторы, которые управляются так, чтобы вести себя как обычные диоды.Преимущество идеального диода состоит в том, что можно использовать полевые МОП-транзисторы с низким сопротивлением канала (R _{DS (ON))}, тем самым уменьшая прямое падение напряжения (I _DS • R _{DS (ON)}) до гораздо меньшего, чем капля на диоде Шоттки. Контроллер идеального диодного моста LT4320 позволяет управлять четырьмя МОП-транзисторами в полномостовой конфигурации. Третье падение напряжения на диоде из-за диодного ИЛИ на Рисунке 1 устраняется контроллером LT4275 LTPoE ++ ™ / PoE + / PoE PD. Его топология позволяет использовать несколько малосигнальных диодов, обведенных вместе (красным) на рис. 2, для определения вспомогательного входа.Эти диоды не входят в цепь питания, как в традиционной архитектуре, поэтому они не вызывают дополнительного падения напряжения или проблем с нагревом.

Схема питания, показанная на Рисунке 2, значительно снижает общие потери мощности по сравнению с показанной на Рисунке 1. Для количественной оценки LT4320 в сочетании с полевыми МОП-транзисторами с низким сопротивлением канала приводит к падению 20 мВ на каждом полевом МОП-транзисторе с идеальным диодным мостом. Это дает входное напряжение 8,96 В (9 В – 2 • 20 мВ) на изолированном источнике питания. Чем выше входное напряжение, тем меньше требуемый входной ток до 2.9A (26 Вт / 8,96 В) по сравнению с исходным 3,5 А.

В результате рассеиваемая мощность улучшенной архитектуры теперь составляет лишь 116 мВт (2,9 А • 2 • 20 мВ) по сравнению с 5,2 Вт для исходной архитектуры – уменьшение в 45 раз! Кроме того, более низкий входной ток дополнительно снижает рассеяние мощности в силовых компонентах изолированного источника питания (т. Е. В катушке индуктивности входного фильтра, силовом трансформаторе и переключаемых полевых МОП-транзисторах) за счет уменьшения потерь мощности I ² R. Простой расчет дает это снижение на 31% (100% – 2.9A2 / 3.5A2).

Добавление LT4320 и LT4275 к дополнительным входам и PoE камеры видеонаблюдения с поддержкой PoE восстанавливает более 5 Вт (5,2 Вт – 116 мВт) рассеиваемой мощности по сравнению с традиционными конструкциями с полным мостом / диодным ИЛИ. Такое снижение мощности снижает время теплового расчета и упрощает камеры видеонаблюдения с поддержкой PoE.

Рис. 2. Улучшенная архитектура управления питанием без падающих диодов в тракте питания

Почему мобильные зарядные устройства нагреваются?

Если у вас есть мобильное устройство или ноутбук, вам, очевидно, необходимо регулярно заряжать его через определенные промежутки времени.Однако прикасались ли вы когда-нибудь к зарядному устройству во время цикла зарядки? Скорее всего, если да, то вы, несомненно, заметили, что зарядное устройство рассеивает много тепла, что вполне разумно и не о чем беспокоиться. Прежде чем мы углубимся в причину, по которой зарядные устройства так сильно нагреваются, мы должны предоставить технический обзор внутренней работы зарядных устройств, используемых для сотовых телефонов и ноутбуков.

(Изображение предоставлено Pixabay)

Импульсный источник питания (SMPS)

Зарядные устройства, которые мы используем для мобильных устройств или ноутбуков, не являются обычными розетками, которые обеспечивают соединение между блоком питания и устройством.Это устройство известно как импульсный источник питания ( SMPS ), электронный источник питания, который включает в себя импульсный стабилизатор, используемый для эффективного преобразования источника электроэнергии. SMPS обычно используются для преобразования источника питания переменного или постоянного тока в нагрузки постоянного тока (например, мобильных телефонов и ноутбуков), изменяя при этом характеристики напряжения и тока. Это происходит путем постоянного переключения между полностью включенным и полностью выключенным состояниями, отсюда и название – источник питания в режиме переключения. Теперь давайте посмотрим на различные этапы, чтобы определить, как SMPS преобразует мощность переменного тока в полезную мощность постоянного тока для электронного устройства.

(Фото предоставлено Hans Haase / Wikimedia Commons)

Входной выпрямитель и инверторный каскад

Когда SMPS получает вход переменного тока от настенного источника питания, основное внимание уделяется преобразованию входа в постоянный ток. Этот процесс известен как ректификация , . Выпрямитель дает выходной сигнал в виде нерегулируемого постоянного напряжения. Это некорректированное постоянное напряжение затем отправляется на конденсатор. Ток, потребляемый от основного источника питания схемой выпрямителя, возникает короткими импульсами около пиков переменного напряжения.SMPS, предназначенный для входа переменного тока, также может работать от источника постоянного тока, поскольку постоянный ток проходит через выпрямитель без изменений.

(Фото предоставлено англ. Wikipedia / Wikimedia Commons)

Инверторный этап процесса включает преобразование постоянного тока в переменный либо напрямую (если источником является источник постоянного тока), либо после завершения вышеупомянутой стадии выпрямления путем его запуска. через генератор мощности. Генератор мощности состоит из небольшого выходного трансформатора с очень небольшим количеством обмоток.Эти обмотки имеют частоту от нескольких десятков до сотен килогерц. Частота, выбранная по умолчанию, в основном превышает 20 кГц. Постоянное переключение выполняется полевым МОП-транзистором. Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET, MOS-FET или MOS FET) представляет собой тип полевого транзистора (FET), который чаще всего изготавливается путем контролируемого окисления кремния. Имеет изолированный затвор, напряжение на котором определяет проводимость устройства. Эта способность изменять проводимость в зависимости от величины приложенного напряжения может использоваться для усиления или переключения электронных сигналов.Он используется как транзистор, способный выдерживать как низкие напряжения, так и большие токи.

Преобразователь напряжения и выходной выпрямитель

Если выход должен быть выпрямлен на входе, как это обычно бывает в основных источниках питания, инвертированный переменный ток используется для управления первичной обмоткой высокочастотного трансформатора (присутствующего в силовой осциллятор). Это преобразует напряжение на вторичной обмотке вверх или вниз до требуемого уровня на выходе. Этой цели служит выходной трансформатор на блок-схеме.Если требуется выход постоянного тока, выход переменного тока трансформатора (в генераторе мощности) должен быть выпрямлен. Для выходных напряжений выше десяти вольт достаточно обычных кремниевых диодов. Для более низких напряжений в качестве выпрямительных диодов используются диоды Шоттки . Диоды Шоттки имеют характерную особенность работы при низком прямом напряжении и очень быстрое переключение. Они также обладают уникальным набором преимуществ: более быстрое время восстановления, чем кремниевые диоды, и меньшее падение напряжения при проводимости.Для еще более низких выходных напряжений МОП-транзисторы могут использоваться в качестве синхронных выпрямителей; По сравнению с диодами Шоттки, они имеют даже меньшее падение напряжения в проводящем состоянии. В конце выпрямленный выходной сигнал сглаживается фильтром, состоящим из конденсатора и катушек индуктивности.

(Фото предоставлено Jjbeard / Wikimedia Commons)

Причина нагрева

Нагрев зарядного устройства происходит в основном как побочный продукт процесса преобразования энергии, упомянутого выше. Самый простой способ преобразовать мощность – преобразовать мощность переменного тока в постоянный ток через диодный мост (который всегда связан с некоторыми тепловыми потерями) и фильтр (для сглаживания пульсаций от источника переменного тока) и запустить его в «линейный» регулятор. .Линейный регулятор работает с использованием обратной связи, заставляя транзистор действовать как переменный резистор. Резистор – это компонент, преобразующий мощность в тепло. Ваш телефон получит необходимые 5 В, но транзистор должен «потреблять» остальные 105 В в качестве тепла. В результате эффективность составляет менее 5%, что совершенно непрактично для использования телефона.

Следующий метод, который можно было бы изучить, – это подключить питание переменного тока к трансформатору, который будет выдавать более низкое напряжение. Это более низкое напряжение может быть выпрямлено и отправлено на такой же регулятор, который должен упасть всего на пару вольт.Трансформатор очень эффективен, в то время как диодов немного меньше, чем с более высоким напряжением, но большой выигрыш идет от падения напряжения на стабилизаторе 105 В до 2-3 В или меньше. Следовательно, это может быть 60-80% эффективности. Основным недостатком является то, что трансформаторы могут быть громоздкими и большими, если вы хотите, чтобы они были продуктивными.

Статьи по теме

Последний способ – использовать переключающий преобразователь. Если вы подаете напряжение на переключатель и регулярно включаете и выключаете его с равным периодом, вы обнаружите, что средний выходной сигнал составляет половину входного.Единственная проблема заключается в том, что вы получаете большую прямоугольную волну, которая идет от полного напряжения до нуля. Однако пропустите это через хороший фильтр, и в результате вы получите половину входного напряжения постоянного тока. Таким образом, в нашем случае мы преобразуем входное напряжение в постоянный ток, пропускаем его через переключатель, фильтруем его и на выходе получаем любое необходимое напряжение с почти 100% эффективностью, в зависимости от времени включения и выключения переключателя. Конечно, настоящий переключатель будет переключаться слишком медленно, потребует большой схемы фильтра и быстро изнашивается. Таким образом, мы используем электронный переключатель, в котором ИИП доказывает свою эффективность.Только для небольшой части процесса преобразования импульсный источник питания может быть эффективен на 95% или около того, но даже в этом случае есть некоторая неэффективность, из-за которой неизбежно выделяется некоторое количество тепла.

LT4320 Контроллер идеального диодного моста снижает рассеиваемую мощность и повышает эффективность

Рис. 1. Типичный двухполупериодный диодный мост.

Двухполупериодные диодные мосты используются во многих электронных системах ( Рис. 1 ). При типичном напряжении в сети переменного тока падение напряжения на диодах мало влияет на выпрямленное выходное напряжение и рассеиваемую мощность на диодах.Однако диоды в низковольтных выпрямительных устройствах с высокой мощностью рассеивают значительную мощность, а собственные диодные падения значительно сокращают рабочее напряжение. Например, рассеиваемая мощность диодного моста в Рис.1 составляет:

P = 2 × 0,6 В × I _L (1)

Где:

I _L = Линейный ток в амперах

P = Рассеиваемая мощность в ваттах

0.6 В = Типичное падение напряжения для одного проводящего выпрямительного диода

При I _L = 1 А рассеиваемая мощность составляет 1,2 Вт, при 10 А – 1–2 Вт, а при 100 А – 120 Вт. Высокая рассеиваемая мощность диода может потребовать теплоотвода для поддержания температуры диода в пределах надежности. Радиаторы увеличивают затраты на сборку, занимают площадь на плате, увеличивают вес и препятствуют потоку охлаждающего воздуха. Кроме того, нагрев диодов может повлиять на соседние цепи, для чего может потребоваться вентилятор, который добавляет шум и снижает энергоэффективность и надежность.Следовательно, тепло, рассеиваемое диодным мостом большой мощности, влияет на стоимость и эффективность преобразования энергии.

Влияние падения 1,2 В от двух проводящих диодов зависит от входного напряжения. Например, падение составляет всего 0,7% от входного 170 В (пиковое напряжение для 120 В переменного тока). Однако в процентах от входного напряжения это составляет 10% от входного напряжения 12 В и 13,3% от входного напряжения 9 В.

Рис. 2. Контроллер с идеальным диодным мостом LT4320 экономит электроэнергию и напряжение.

Одним из решений снижения потерь мощности на диодах является использование LT4320 (, рис. 2, ), который управляет мостом из четырех N-канальных полевых МОП-транзисторов. LT4320 работает с входами от 9 В до 72 В постоянного тока или 12 В / 24 В переменного тока. По сравнению с мощным четырехдиодным мостом низкого напряжения, деталь:

• Снижает рассеиваемую мощность

• Увеличивает доступное напряжение на

• Уменьшает размер блока питания

• Повышает энергоэффективность

• Устраняет необходимость в громоздких радиаторах

• Обеспечивает дополнительный запас за счет экономии двух падений напряжения на диодах

По сравнению с традиционной альтернативой диодному мосту, мост MOSFET обеспечивает компактную и энергоэффективную конструкцию выпрямителя.

Контроллер LT4320 плавно включает два соответствующих полевых МОП-транзистора, оставляя два других выключенными, чтобы предотвратить обратные токи. Выбор полевых МОП-транзисторов обеспечивает гибкость конструкции для уровней мощности от одного до тысяч ватт. Рис. 3 сравнивает повышение температуры диодных мостов и мостов MOSFET на аналогичных печатных платах.

Рис. 3. Диодный мост и мост MOSFET: рост температуры платы в зависимости от тока нагрузки. Вход постоянного тока на той же плате.

Интегрированная подкачка заряда упрощает конструкцию полностью N-канальных полевых МОП-транзисторов, упрощая спецификацию материалов (BOM) по сравнению со схемой, использующей смесь полевых МОП-транзисторов с N- и P-каналами.N-канальные полевые МОП-транзисторы меньше, экономичнее и предлагают более широкий выбор характеристик, чем их собратья с P-каналом. Встроенный насос заряда LT4320 обеспечивает подтягивающий ток не менее 425 мкА для включения затвора N-канального полевого МОП-транзистора на верхней стороне. Сильный подтягивающий ток обеспечивает выпрямление для высокочастотных входов и приложений с большой мощностью, использующих полевые МОП-транзисторы с большим зарядом затвора.

Существует две версии контроллера моста выпрямителя MOSFET; LT4320 предназначен для выпрямления от постоянного тока до 60 Гц, а LT4320-1 – для постоянного тока до 600 Гц.LT4320, предназначенный для промышленного диапазона температур от −40 ^o C до 85 ^o C, предлагается в компактном 8-выводном корпусе DFN размером 3 x 3 мм и 12-выводном корпусе MSOP с увеличенным расстоянием между выводами высокого напряжения. Чрезвычайно простое и компактное решение, оно предлагает как свинцовые, так и бессвинцовые корпуса, в зависимости от конечного применения и возможностей сборки платы.

Выбор MOSFET

Хорошей отправной точкой является уменьшение рассеиваемой мощности моста MOSFET до 1/10 от эквивалентного диодного выпрямительного моста, что дает падение на 70 мВ.(Обратите внимание, что можно спроектировать меньшее падение напряжения для еще меньшего рассеивания мощности.) Для приложения 24 Вт, 12 В постоянного тока I _AVG = 2 A, поэтому выберите R _{DS (ON)}, чтобы он был:

Где:

I _AVG = средний выходной ток нагрузки в амперах

При расчете входной мощности переменного тока 3 × I _AVG предполагает, что продолжительность проводимости тока занимает 1/3 периода переменного тока. Для работы 24 В переменного тока I _AVG = 1 A, поэтому выберите R _{DS (ON)} как:

Выберите максимально допустимое напряжение сток-исток, В _DSS, чтобы оно было выше максимального входного напряжения.Убедитесь, что полевой МОП-транзистор может выдерживать непрерывный ток 3 × I _AVG для покрытия ожидаемых пиковых токов во время выпрямления переменного тока. То есть выберите I _D ≥ 3 A. Форма сигнала 24 В переменного тока может достигать пикового значения 34 В, поэтому выберите полевой МОП-транзистор с V _DSS >> 34 В. Хорошим выбором V _DSS является 60 В при 24 В переменного тока. заявление.

Прочие соображения

Выберите наименьшую доступную общую стоимость затвора, Q _G, и, соответственно, самую низкую C _ISS, C _OSS и C _RSS.Выбор более низкой емкости затвора при соблюдении требований R _{DS (ON)} ускоряет время отклика для полного улучшения, регулирования, выключения и короткого замыкания входа. Напряжение V _{GS (th)} (порог затвора) должно составлять минимум 2 В или выше. Пороговое напряжение затвора ниже 2 В не рекомендуется, поскольку для разрядки затвора ниже порогового значения и прекращения прохождения тока во время горячего подключения или короткого замыкания на входе требуется слишком много времени.

Поместите керамический конденсатор 1 мкФ и электролитический конденсатор минимум 10 мкФ между выводами OUTP и OUTN, поместив керамический конденсатор 1 мкФ как можно ближе к LT4320.

Потребляемая мощность в нисходящем направлении и допуск пульсаций напряжения определяют необходимую дополнительную емкость между OUTP и OUTN. Обычное значение для C _LOAD составляет от сотен до тысяч микрофарад. Хорошей отправной точкой является выбор C _{НАГРУЗКА}, чтобы:

Где:

V _RIPPLE = Максимально допустимое напряжение пульсации на выходе

Freq = частота входного источника переменного тока

Например, в приложении 60 Гц, 24 В переменного тока, где ток нагрузки составляет 1 А, а допустимая пульсация составляет 15 В, выберите

Выберите C _LOAD, чтобы выпрямленное выходное напряжение OUTP-OUTN находилось в пределах указанного LT4320 / LT4320-1 диапазона напряжения OUTP.

Приложения

Приложения LT4320 включают выпрямление до 50 В переменного тока или 72 В постоянного тока, блоки питания PoE с дополнительными входами 24 В переменного тока / 12 В постоянного тока, такие как камеры наблюдения и точки беспроводного доступа (WAP), а также распределение электроэнергии по воздуху с частотой 400 Гц.

Apple не произвела революцию в блоках питания; новых транзисторов сделал

Новая биография Стив Джобс содержит замечательное заявление о блоке питания Apple II и его разработчике Роде Холте: [1]

Вместо обычного линейного источника питания Холт построил тот, который используется в осциллографах.Он включал и выключал питание не шестьдесят раз в секунду, а тысячи раз; это позволило ему сохранять энергию в течение гораздо меньшего времени и, следовательно, отбрасывать меньше тепла. «Этот импульсный источник питания был столь же революционным, как и материнская плата Apple II», – сказал позже Джобс. «Род не получил большого признания за это в учебниках истории, но он должен. Каждый компьютер теперь использует импульсные блоки питания, и все они копируют дизайн Рода Холта».

Мне показалось удивительным то, что в компьютерах теперь используются блоки питания, основанные на дизайне Apple II, поэтому я провел небольшое расследование.Оказывается, блок питания Apple не был революционным ни в концепции использования импульсного блока питания для компьютеров, ни в особой конструкции блока питания. Современные компьютерные блоки питания совершенно разные и не копируют дизайн Рода Холта. Оказывается, Стив Джобс делал свое обычное заявление о том, что все воруют революционные технологии Apple, что полностью противоречит действительности.

История импульсных блоков питания оказывается довольно интересной.Хотя большинство людей рассматривают блок питания как скучную металлическую коробку, на самом деле за этим стоит много технологических разработок. Фактически произошла революция в источниках питания в конце 1960-х – середине 1970-х годов, когда импульсные источники питания пришли на смену простым, но неэффективным линейным источникам питания, но это произошло за несколько лет до выхода Apple II в 1977 году. для этой революции следует перейти к достижениям в полупроводниковой технологии, в частности, к усовершенствованию переключающих транзисторов, а затем и к инновационным ИС для управления импульсными источниками питания.[2]

Некоторые сведения об источниках питания

В стандартном настольном компьютере источник питания преобразует сетевое напряжение переменного тока в постоянное, обеспечивая несколько тщательно регулируемых низких напряжений при высоких токах. Источники питания могут быть построены различными способами, но линейные и импульсные источники питания – это два метода, относящиеся к этому обсуждению. (См. Примечания для получения дополнительной информации об устаревших технологиях, таких как большие механические мотор-генераторные системы [3] и феррорезонансные трансформаторы [4] [5].)

Типичный линейный источник питания использует громоздкий силовой трансформатор для преобразования 120 В переменного тока в низкое напряжение переменного тока, преобразует его в постоянное напряжение низкого напряжения с помощью диодного моста, а затем использует линейный регулятор для понижения напряжения до желаемого уровня.Линейный стабилизатор – это недорогой, простой в использовании компонент на основе транзистора, который превращает избыточное напряжение в отходящее тепло для получения стабильного выходного сигнала. Линейные источники питания почти несложно спроектировать и изготовить. [6] Однако одним большим недостатком является то, что они обычно расходуют около 50-65% энергии в виде тепла [7], часто требуя больших металлических радиаторов или вентиляторов для отвода тепла. Второй недостаток – они большие и тяжелые. С другой стороны, компоненты (кроме трансформатора) в линейных источниках питания должны работать только с низким напряжением, а выход очень стабильный и бесшумный.

Импульсный источник питания работает по совершенно другому принципу: быстрое включение и выключение питания, а не превращение избыточной мощности в тепло. В импульсном источнике питания входная линия переменного тока преобразуется в высоковольтный постоянный ток, а затем источник питания включает и выключает постоянный ток тысячи раз в секунду, тщательно контролируя время переключения, чтобы выходное напряжение в среднем составляло желаемое значение. Теоретически энергия не тратится зря, хотя на практике КПД составляет 80% -90%.Импульсные источники питания намного эффективнее, выделяют гораздо меньше тепла и намного меньше и легче линейных источников питания. Основным недостатком импульсного источника питания является то, что он значительно сложнее, чем линейный источник питания, и его гораздо труднее спроектировать [8]. Кроме того, он предъявляет гораздо более высокие требования к компонентам, требуя транзисторов, которые могут эффективно включаться и выключаться на высокой скорости при большой мощности. Переключатели, катушки индуктивности и конденсаторы в импульсном источнике питания могут быть расположены в нескольких различных схемах (или топологиях) с такими названиями, как понижающий, повышающий, обратный, прямой, двухтактный, полуволновой и полноволновой.[9]

История импульсных источников питания до 1977 года

Принципы импульсных источников питания были известны с 1930-х годов [6] и строились из дискретных компонентов в 1950-х. [10] В 1958 году в компьютере IBM 704 использовался примитивный импульсный стабилизатор на основе электронных ламп. [11] Компания Pioneer Magnetics начала производство импульсных источников питания в 1958 году [12] (а спустя десятилетия внесла ключевое новшество в блоки питания для ПК [13]). Компания General Electric опубликовала первый проект импульсного источника питания в 1959 году.[14] В 1960-х годах аэрокосмическая промышленность и НАСА [15] были основной движущей силой развития импульсных источников питания, поскольку преимущества небольшого размера и высокой эффективности компенсировали высокую стоимость. [16] Например, НАСА использовало переключатели питания для спутников [17] [18], таких как Telstar в 1962 году. [19]

Компьютерная промышленность начала использовать импульсные блоки питания в конце 1960-х годов, и их популярность неуклонно росла. Примеры включают миникомпьютер PDP-11/20 в 1969 году [20] Honeywell h416R в 1970 году [21] и миникомпьютер Hewlett-Packard 2100A в 1971 году.[22] [23] К 1971 году компании, использующие импульсные регуляторы, «читали как« Кто есть кто »компьютерной индустрии: IBM, Honeywell, Univac, DEC, Burroughs и RCA, и это лишь некоторые из них» [21]. В 1974 году HP использовала импульсный источник питания для миникомпьютера 21MX, [24] Data General для Nova 2/4, [25] Texas Instruments для 960B, [26] и Interdata для своих мини-компьютеров. [27] В 1975 году HP использовала автономный импульсный источник питания в дисплейном терминале HP2640A, [28] Matsushita для своего миникомпьютера управления трафиком [29] и IBM для своего типа пишущей машинки Selectric Composer [29] и портативного компьютера IBM 5100. .[30] К 1976 году Data General использовала коммутационные блоки питания для половины своих систем, Hitachi и Ferranti использовали их [29], настольный компьютер Hewlett-Packard 9825A [31] и калькулятор 9815A [32] использовали их, а decsystem 20 [33] – большой импульсный блок питания. К 1976 году в жилых комнатах появились импульсные источники питания, питающие цветные телевизионные приемники. [34] [35]

Импульсные блоки питания также стали популярными продуктами для производителей блоков питания, начиная с конца 1960-х годов.В 1967 году RO Associates представила первый импульсный источник питания 20 кГц [36], который, как они утверждают, также был первым коммерчески успешным импульсным источником питания [37]. NEMIC начала разработку стандартизированных импульсных источников питания в Японии в 1970 году [38]. К 1972 году большинство производителей блоков питания предлагали импульсные блоки питания или собирались предложить их. [5] [39] [40] [41] [42] HP продала линейку импульсных блоков питания мощностью 300 Вт в 1973 году [43], а также компактный импульсный источник питания мощностью 500 Вт [44] и импульсный блок питания мощностью 110 Вт [45] в 1975 году.К 1975 году импульсные блоки питания составляли 8% рынка блоков питания и быстро росли благодаря улучшенным компонентам и желанию иметь блоки питания меньшего размера для таких продуктов, как микрокомпьютеры. [46]

Импульсные источники питания были представлены в журналах по электронике той эпохи, как в рекламных объявлениях, так и в статьях. Electronic Design рекомендовал импульсные источники питания в 1964 году для повышения эффективности [47]. На обложке журнала Electronics World за октябрь 1971 года был представлен импульсный блок питания мощностью 500 Вт и статья «Блок питания импульсного регулятора».В длинной статье о блоках питания в Computer Design 1972 года подробно обсуждались импульсные источники питания и растущее использование импульсных источников питания в компьютерах, хотя в ней упоминается, что некоторые компании все еще скептически относились к импульсным источникам питания [5]. В 1973 году в журнале Electronic Engineering была опубликована подробная статья «Импульсные источники питания: почему и как» [42]. В 1976 году обложка журнала Electronic Design [48] была озаглавлена «Внезапно переключиться стало проще», описывая новые ИС контроллера импульсного источника питания, Electronics опубликовала длинную статью об импульсных источниках питания, [29] Powertec разместила двухстраничную рекламу преимуществ своих импульсных источников питания с крылатой фразой «Большой переключатель – это переключатели» [49], а журнал Byte объявил о импульсных источниках питания Boschert для микрокомпьютеров.[50]

Ключевым разработчиком импульсных блоков питания был Роберт Бошерт, который бросил свою работу и в 1970 году начал собирать блоки питания на своем кухонном столе [51]. Он сосредоточился на упрощении импульсных источников питания, чтобы сделать их экономически конкурентоспособными по сравнению с линейными источниками питания, и к 1974 году он начал массовое производство недорогих источников питания для принтеров [51] [52], за которым последовала недорогая коммутация мощностью 80 Вт. электроснабжение в 1976 г. [50] К 1977 году Boschert Inc выросла до компании с 650 сотрудниками [51], которая производила блоки питания для спутников и истребителей F-14 [53], а затем блоки питания для таких компаний, как HP [54] и Sun.Люди часто думают, что настоящее время – уникальное время для технологических стартапов, но Бошерт показывает, что стартапы на кухонном столе происходили даже 40 лет назад.

Развитие импульсных источников питания в 1970-х годах было в значительной степени обусловлено новыми компонентами. [55] Номинальное напряжение переключаемых транзисторов часто было ограничивающим фактором [5], поэтому появление в конце 1960-х – начале 1970-х годов высокоскоростных и мощных транзисторов по низкой цене значительно увеличило популярность импульсных источников питания.[5] [6] [21] [16] Технология транзисторов развивалась так быстро, что коммерческий источник питания мощностью 500 Вт, изображенный на обложке Electronics World в 1971 году, не мог быть построен с транзисторами всего 18 месяцев назад [21]. Как только силовые транзисторы смогут выдерживать сотни вольт, источники питания смогут отказаться от тяжелого силового трансформатора с частотой 60 Гц и работать в автономном режиме непосредственно от сетевого напряжения. Более высокие скорости переключения транзисторов позволили использовать более эффективные и гораздо меньшие блоки питания. Введение интегральных схем для управления импульсными источниками питания в 1976 году широко рассматривается как начало эры импульсных источников питания за счет их радикального упрощения.[10] [56]

К началу 1970-х годов стало ясно, что происходит революция. Производитель блоков питания Уолт Хиршберг заявил в 1973 году, что «революция в конструкции блоков питания, происходящая в настоящее время, не будет завершена до тех пор, пока трансформатор на 60 Гц не будет почти полностью заменен» [57]. В 1977 году во влиятельной книге по источникам питания говорилось, что ” считалось, что импульсные регуляторы совершают революцию в отрасли электроснабжения »[58].

Apple II и его блок питания

Персональный компьютер Apple II был представлен в 1977 году.Одной из его особенностей был компактный импульсный блок питания без вентилятора, который обеспечивал мощность 38 Вт при 5, 12, -5 и -12 вольт. Блок питания Холта Apple II имеет очень простую конструкцию с автономной топологией обратноходового преобразователя. [59]

Стив Джобс сказал, что теперь каждый компьютер копирует революционный дизайн Рода Холта [1]. Но революционен ли этот дизайн? Был ли он сорван с любого другого компьютера?

Как показано выше, импульсные блоки питания использовались на многих компьютерах к моменту выпуска Apple II.Конструкция не является особенно революционной, поскольку аналогичные простые автономные обратноходовые преобразователи продавались Boschert [50] [60] и другими компаниями. В долгосрочной перспективе создание схемы управления из дискретных компонентов, как это сделала Apple, было тупиковой технологией, поскольку будущее импульсных источников питания было за ИС контроллеров ШИМ [2]. Удивительно, что Apple продолжала использовать дискретные генераторы в источниках питания даже через Macintosh Classic, так как контроллеры IC были представлены в 1975 году. [48] Apple действительно перешла на контроллеры IC, например, в Performa [61] и iMac.[62]

Блок питания, который Род Холт разработал для Apple, был достаточно инновационным, чтобы получить патент [63], поэтому я подробно изучил патент, чтобы увидеть, есть ли какие-нибудь менее очевидные революционные особенности. В патенте описаны два механизма защиты источника питания от неисправностей. Первый (пункт 1) – это механизм безопасного запуска генератора через вход переменного тока. Второй механизм (пункт 8) возвращает избыточную энергию от трансформатора к источнику питания (особенно при отсутствии нагрузки) через зажимную обмотку на трансформаторе и диод.

Это блок питания AA11040-B для Apple II Plus. [59] Питание переменного тока поступает слева, фильтруется, проходит через большой переключающий транзистор к обратноходовому трансформатору в середине, выпрямляется диодами справа (на радиаторах), а затем фильтруется конденсаторами справа. Схема управления находится внизу. Фотография использована с разрешения kjfloop, Copyright 2007.

Механизм запуска переменного тока не использовался Apple II, [59] но использовался Apple II Plus, [64] Apple III, [65] Lisa, [66] Macintosh, [67] и Mac 128K через Classic.[68] Я не смог найти никаких источников питания сторонних производителей, которые использовали бы этот механизм, [69] за исключением блока питания телевизора 1978 года, [70] и он стал устаревшим контроллерами IC, так что этот механизм, похоже, не повлиял на дизайн блока питания компьютера.

Второй механизм в патенте Холта, зажимная обмотка и диод для возврата мощности в обратном преобразователе, использовался в различных источниках питания до середины 1980-х годов, а затем исчез. Некоторые примеры – источник питания Boschert OL25 (1978), [60] Apple III (1980), [65] Документация по источникам питания Apple (1982 г.), [59] Жесткий диск Tandy (1982 г.), [71] Тэнди 2000 (1983), [72] [73] Яблочная Лиза (1983), [66] Apple Macintosh (1984 г.), [67] Commodore Model B128 (1984), [74] Тэнди 6000 (1985), [75] и От Mac Plus (1986) до Mac Classic (1990).[68] Эта обмотка с обратным зажимом, по-видимому, была популярна в Motorola в 1980-х годах, она фигурирует в техническом описании микросхемы контроллера MC34060 [76], руководстве конструктора 1983 года [77] (где обмотка описывалась как обычная, но необязательная) и в примечании к применению 1984 года. . [78]

Является ли этот зажим обратного хода намоткой на инновации Холта, которые сорвали другие компании? Я так и думал, пока не нашел книгу по источникам питания 1976 года, в которой подробно описывалась эта обмотка [35], которая испортила мой рассказ. (Также обратите внимание, что в прямых преобразователях (в отличие от обратных преобразователей) эта зажимная обмотка использовалась еще в 1956 г. [79] [80] [81], поэтому ее применение в обратном преобразователе в любом случае не кажется большим скачком. .)

Один озадачивающий аспект обсуждения источников питания в книге Стива Джобса [1] – это утверждение, что источник питания Apple II «похож на те, что используются в осциллографах», поскольку осциллографы – лишь одно небольшое применение для переключения источников питания. Это заявление, по-видимому, возникло из-за того, что Холт ранее разработал импульсный источник питания для осциллографов [82], но нет другой связи между источником питания Apple и источниками питания осциллографов.

Наибольшее влияние Apple II на индустрию блоков питания оказала Astec – гонконгская компания, производившая блоки питания.До выхода Apple II Astec была малоизвестным производителем импульсных инверторов постоянного тока. Но к 1982 году Astec стала ведущим в мире производителем импульсных источников питания, почти полностью опираясь на бизнес Apple, и удерживала первое место в течение ряда лет. [83] [84] В 1999 году Astec была приобретена компанией Emerson [85], которая в настоящее время является второй по величине компанией в области энергоснабжения после Delta Electronics. [86]

Малоизвестный факт об источнике питания Apple II заключается в том, что он был первоначально собран калифорнийскими домохозяйками среднего класса как сдельная.[83] Однако по мере роста спроса строительство источника питания было передано Astec, хотя оно стоило на 7 долларов больше. К 1983 году Astec производила 30 000 блоков питания Apple в месяц. [83]

Блоки питания post-Apple

В 1981 году был выпущен IBM PC, который оказал долгосрочное влияние на конструкции блоков питания компьютеров. Блоки питания для оригинального ПК IBM 5150 производились компаниями Astec и Zenith. [83] В этом источнике питания мощностью 63,5 Вт используется обратная схема, управляемая микросхемой контроллера источника питания NE5560.[87]

Я буду подробно сравнивать блок питания для ПК IBM 5150 с блоком питания Apple II, чтобы показать их общие черты и различия. Оба они представляют собой автономные источники питания с обратным ходом и несколькими выходами, но это почти все, что у них общего. Несмотря на то, что в блоке питания ПК используется контроллер IC, а в Apple II используются дискретные компоненты, в блоке питания ПК используется примерно в два раза больше компонентов, чем в блоке питания Apple II. В то время как в блоке питания Apple II используется генератор переменной частоты, построенный на транзисторах, в блоке питания ПК используется генератор ШИМ фиксированной частоты, обеспечиваемый микросхемой контроллера NE5560.В ПК используются оптоизоляторы для обеспечения обратной связи по напряжению с контроллером, а в Apple II используется небольшой трансформатор. Apple II напрямую управляет силовым транзистором, в то время как ПК использует управляющий трансформатор. ПК проверяет все четыре выхода мощности на соответствие нижнему и верхнему пределам напряжения, чтобы убедиться, что питание хорошее, и выключает контроллер, если какое-либо напряжение выходит за пределы спецификации. Apple II вместо этого использует лом SCR на выходе 12 В, если это напряжение слишком высокое. В то время как трансформатор обратного хода ПК имеет одну первичную обмотку, Apple II использует дополнительную первичную обмотку зажима для возврата мощности, а также другую первичную обмотку для обратной связи.ПК обеспечивает линейное регулирование от источников питания 12 В и -5 В, а Apple II – нет. В ПК используется вентилятор, а в Apple II – нет. Понятно, что блок питания IBM 5150 не «сдирает» конструкцию блоков питания Apple II, поскольку между ними почти нет ничего общего. А позже конструкции блоков питания стали еще более разными.

Блок питания IBM PC AT стал де-факто стандартом для блоков питания компьютеров. В 1995 году Intel представила спецификацию материнской платы ATX [88], а блок питания ATX (вместе с вариантами) стал стандартом для блоков питания настольных компьютеров, при этом компоненты и конструкции часто ориентированы именно на рынок ATX.[89]

Компьютерные системы питания стали более сложными с появлением в 1995 году модуля регулятора напряжения (VRM) для Pentium Pro, который требовал более низкого напряжения при более высоком токе, чем источник питания мог обеспечить напрямую. Для обеспечения этого питания Intel представила VRM – импульсный стабилизатор постоянного тока, установленный рядом с процессором, который снижает 12 вольт от источника питания до низкого напряжения, используемого процессором [90]. (Если вы разгоняете свой компьютер, именно VRM позволяет поднять напряжение.) Кроме того, видеокарты могут иметь собственный VRM для питания высокопроизводительного графического чипа. Быстрому процессору может потребоваться 130 Вт от VRM. Сравнение этого с половиной ватта мощности, используемой процессором Apple II 6502 [91], показывает огромный рост энергопотребления современных процессоров. Один только современный процессорный чип может использовать более чем в два раза мощность всего компьютера IBM 5150 или в три раза больше, чем Apple II.

Поразительный рост компьютерной индустрии привел к тому, что потребление энергии компьютерами стало причиной беспокойства об окружающей среде, что привело к появлению инициатив и нормативных актов, направленных на повышение эффективности источников питания.[92] В США сертификация Energy Star и 80 PLUS [93] подталкивает производителей к производству более эффективных «зеленых» источников питания. Эти источники питания обеспечивают большую эффективность с помощью различных методов: более эффективное резервное питание, более эффективные схемы запуска, резонансные схемы (также известные как мягкое переключение и ZCT или ZVT), которые снижают потери мощности в переключающих транзисторах за счет отсутствия питания протекает через них, когда они выключаются, и схемы «активного зажима» для замены переключающих диодов более эффективными транзисторными схемами.[94] Усовершенствования в технологии MOSFET-транзисторов и высоковольтных кремниевых выпрямителей за последнее десятилетие также привели к повышению эффективности. [92]

Источники питания могут более эффективно использовать мощность сети переменного тока с помощью метода коррекции коэффициента мощности (PFC). [95] Активная коррекция коэффициента мощности добавляет еще одну схему переключения перед основной схемой источника питания. Специальная микросхема контроллера PFC переключает его с частотой до 250 кГц, аккуратно извлекая плавное количество энергии из источника питания для создания высокого напряжения постоянного тока, которое затем подается в обычную схему импульсного источника питания.[13] [96] PFC также иллюстрирует, как блоки питания превратились в товар с очень тонкой маржой, где доллар – это большие деньги. Активная коррекция коэффициента мощности считается особенностью высокопроизводительных источников питания, но ее фактическая стоимость составляет всего около 1,50 доллара США [97].

На протяжении многих лет для блоков питания IBM PC использовалось множество различных микросхем контроллеров, конструкций и топологий, как для поддержки различных уровней мощности, так и для использования преимуществ новых технологий. [98] Микросхемы контроллеров, такие как NE5560 и SG3524, были популярны в ранних ПК IBM.[99] Микросхема TL494 стала очень популярной в конфигурации полумоста, [99] самой популярной конструкции в 1990-х. [100] Серия UC3842 также была популярна для конфигураций прямого преобразователя. [99] Стремление к повышению эффективности сделало двойные прямые преобразователи более популярными [101], а коррекция коэффициента мощности (PFC) сделала контроллер CM6800 очень популярным [102], поскольку одна микросхема управляет обеими цепями. В последнее время стали более распространены прямые преобразователи, которые генерируют только 12 В, с использованием преобразователей постоянного тока для получения очень стабильных 3.Выходы 3 В и 5 В. [94] Более подробную информацию о современных источниках питания можно получить из многих источников. [103] [104] [98] [105]

В этом типичном блоке питания XT мощностью 150 Вт используется популярная полумостовая конструкция. Фильтр переменного тока на входе справа. Слева от него находится схема управления / драйвера: микросхема TL494 вверху управляет маленьким желтым приводным трансформатором внизу, который управляет двумя переключающими транзисторами на радиаторах внизу. Слева от него находится больший желтый главный трансформатор с вторичными диодами и регулятором на радиаторах и выходной фильтром слева.Этот полумостовой блок питания полностью отличается от конструкции Apple II с обратной связью. Право на фотографию принадлежит larrymoencurly, использовано с разрешения.

Современные компьютеры содержат удивительный набор импульсных источников питания и регуляторов. Современный источник питания может содержать переключающую схему PFC, переключающий обратноходовой источник питания для резервного питания, переключающий прямой преобразователь для генерации 12 вольт, переключающий преобразователь постоянного тока в постоянный для генерации 5 вольт и переключающий преобразователь постоянного тока в 3 .3 вольта, [94] поэтому блок питания ATX можно рассматривать как пять различных импульсных блоков питания в одной коробке. Кроме того, на материнской плате есть импульсный регулятор VRM для питания процессора, а на видеокарте есть еще один VRM, всего семь коммутируемых источников питания в типичном настольном компьютере.

Технология импульсных источников питания продолжает развиваться. Одно из разработок – цифровое управление и цифровое управление питанием. [106] Вместо использования аналоговых схем управления микросхемы цифрового контроллера оцифровывают управляющие входы и используют программные алгоритмы для управления выходами.Таким образом, проектирование контроллера источника питания становится вопросом программирования в такой же степени, как и проектирования аппаратного обеспечения. Цифровое управление питанием позволяет источникам питания обмениваться данными с остальной системой для повышения эффективности и ведения журналов. Хотя сейчас эти цифровые технологии в основном используются для серверов, я ожидаю, что в конечном итоге они перейдут на настольные компьютеры.

Подводя итог, можно сказать, что исходный блок питания для ПК IBM 5150 почти во всех отношениях отличался от блока питания Apple II, за исключением того, что оба блока питания были обратноходовыми.Более современные блоки питания не имеют ничего общего с Apple II. Абсурдно утверждать, что блоки питания копируют дизайн Apple.

Известные конструкторы импульсных источников питания

Стив Джобс сказал, что Род Холт должен быть более известен тем, что разработал блок питания для Apple II: «Род не получил большого признания в учебниках истории, но он должен» [1]. Но даже в лучшем случае разработчики блоков питания не известны за пределами очень небольшого сообщества. Роберт Бошерт был занесен в Зал славы электронной инженерии Electronic Design в 2009 году за работу в области энергоснабжения.[51] Роберт Маммано получил награду за заслуги перед компанией Power Electronics Technology в 2005 году за начало производства ИС для контроллеров с ШИМ [10]. В 2008 году Руди Севернс получил награду за заслуги перед Power Electronics Technology за свои инновации в импульсных источниках питания. [107] Но никто из этих людей даже не известен в Википедии. Другим крупным новаторам в этой области уделяется еще меньше внимания. [108] Я неоднократно сталкивался с работой Эллиота Джозефсона, который проектировал спутниковые системы питания в начале 1960-х годов [18], имеет множество патентов на источники питания, включая Tandy 6000 [75], и даже номер его патента напечатан на Apple II Plus. и платы источника питания Osborne 1 [59], но он, похоже, полностью не распознан.

Ирония в комментарии Стива Джобса о том, что Роду Холту не уделяют должного внимания, заключается в том, что работа Рода Холта описана в десятках книг и статей об Apple, от Revenge of the Nerds, в 1982 [109] до лучших работ 2011 года. продавая биографию Стива Джобса, что делает Рода Холта самым известным дизайнером блоков питания за всю историю.

Заключение

Источники питания – это не скучные металлические коробки, как думает большинство людей; у них много интересной истории, во многом обусловленной усовершенствованием транзисторов, которые сделали импульсные источники питания практичными для компьютеров в начале 1970-х годов.Совсем недавно стандарты эффективности, такие как 80 PLUS, вынудили источники питания стать более эффективными, что привело к появлению новых конструкций. Apple II продавал огромное количество импульсных блоков питания, но его конструкция блока питания была технологическим тупиком, который не был «сорван» другими компьютерами.

Если вас интересуют источники питания, вам также может понравиться моя статья «Крошечный, дешевый и опасный: внутри (поддельного) зарядного устройства для iPhone».

Примечания и ссылки

Я потратил слишком много времени на изучение источников питания, анализ схем и копание в старых журналах по электронике.Вот мои заметки и ссылки на случай, если они кому-то пригодятся. Мне было бы интересно услышать от разработчиков источников питания, которые имели непосредственный опыт разработки источников питания в 1970-х и 1980-х годах.

[1] Стив Джобс , Уолтер Исааксон, 2011. Дизайн блока питания Рода Холта для Apple II обсуждается на странице 74. Обратите внимание, что описание импульсного блока питания в этой книге довольно искажено.

[2] ШИМ: от одного чипа к гигантской отрасли, Джин Хефтман, Power Electronics Technology, стр 48-53, октябрь 2005 г.

[3] Предварительное планирование площадки: компьютер Cray-1 (1975) В Cray-1 использовались два мотор-генератора мощностью 200 л.с. (150 кВт) для преобразования входного переменного тока 250 А 460 В в регулируемую мощность 208 В, 400 Гц; каждый мотор-генератор был примерно 3900 фунтов. Мощность 208 В, 400 Гц подавалась на 36 отдельных источников питания, в которых использовались двенадцатифазные трансформаторы, но не было внутренних регуляторов. Эти блоки питания образуют 12 верстаков вокруг компьютера Cray. Фотографии силовых компонентов Cray можно найти в Справочном руководстве по аппаратному обеспечению Cray-1 серии S (1981).Эта высокочастотная схема двигатель-генератор может показаться странной, но в IBM 370 использовалась аналогичная установка, см. Объявление: IBM System / 370 Model 145.

[4] Во многих более крупных компьютерах для регулирования использовались феррорезонансные трансформаторы. Например, в блоке питания компьютера IBM 1401 использовался феррорезонансный регулятор мощностью 1250 Вт, см. Справочное руководство, 1401 Data Processing System (1961), стр. 13. В HP 3000 Series 64/68/70 также использовались феррорезонансные трансформаторы, см. Руководство по установке компьютеров Series 64/68/70 (1986), стр. 2-3.DEC использовала феррорезонансные и линейные источники питания почти исключительно в начале 1970-х годов, в том числе для PDP-8 / A (рисунок в «Выбор источника питания вырисовывается в сложных конструкциях», Electronics , Oct 1976, volume 49, p111).

[5] «Источники питания для компьютеров и периферийных устройств», Computer Design , июль 1972 г., стр. 55-65. В этой длинной статье о блоках питания много говорится об импульсных блоках питания. Он описывает понижающую (последовательную), повышающую (шунтирующую), двухтактную (инверторную) и полную мостовую топологии.В статье говорится, что номинальное напряжение переключающего транзистора является ограничивающим параметром во многих приложениях, но «высоковольтные высокоскоростные транзисторы становятся все более доступными по низкой цене, что является важным фактором более широкого использования источников импульсных стабилизаторов». В нем делается вывод, что «Доступность высоковольтных, высокомощных переключающих транзисторов по умеренным ценам дает дополнительный импульс использованию высокоэффективных импульсных обычных [sic] источников питания. В этом году ожидается существенное увеличение их использования.”

В статье также говорится: «Одной из наиболее спорных тем является продолжающаяся дискуссия о ценности импульсных источников питания для компьютерных приложений по сравнению с обычными последовательными транзисторными регуляторами». Это подтверждается некоторыми комментариями поставщиков. Одним из скептиков была компания Elexon Power Systems, которая «не считает импульсные регуляторы« ответом ». В ближайшем будущем они планируют раскрыть совершенно новый подход к источникам питания ». Другой был Modular Power Inc, который «не рекомендовал переключать регуляторы, за исключением случаев, когда малый размер, легкий вес и высокая эффективность являются основными соображениями, как в портативном и бортовом оборудовании.«Sola Basic Industries» заявила, что «их инженеры очень скептически относятся к долговременной надежности импульсных стабилизаторов в практических конструкциях массового производства и прогнозируют проблемы с отказом транзисторов».

Раздел статьи, посвященный комментариям производителей, дает представление о технологиях в отрасли электроснабжения в 1972 году: Hewlett Packard »указывает, что сегодня большое влияние оказывает доступность высокоскоростных, сильноточных и недорогих транзисторов, чему способствует нынешняя тенденция к импульсным стабилизаторам.Компания широко использует переключатели в полном спектре конструкций с высокой мощностью ». Lambda Electronics «широко использует импульсные регуляторы на выходную мощность более 100 Вт», которые предназначены для предотвращения охлаждения с помощью вентилятора. Компания Analog Devices предложила прецизионные расходные материалы, в которых для повышения эффективности используются методы переключения. RO Associates «считает, что рост числа импульсных источников питания является серьезным изменением в области проектирования источников питания». Они предлагали миниатюрные источники на 20 кГц и недорогие источники на 60 кГц. Sola Basic Industries »предсказывает, что производители миникомпьютеров будут использовать больше бестрансформаторных импульсных регуляторов в 1972 году для повышения эффективности и уменьшения размера и веса.” Trio Laboratories «указывает на то, что производители компьютеров и периферийных устройств обращаются к переходным типам, потому что цены сейчас более конкурентоспособны, а приложения требуют меньшего размера».

[6] Практическая конструкция импульсного источника питания, Марти Браун, 1990, стр. 17.

[7] См. Раздел комментариев для подробного обсуждения эффективности линейного источника питания.

[8] Поваренная книга по источникам питания , Марти Браун, 2001. На странице 5 обсуждается относительное время разработки для различных технологий питания: линейный регулятор занимает 1 неделю общего времени разработки, а импульсный стабилизатор с ШИМ требует 8 человеко-месяцев.

[9] Сводка различных топологий находится в обзорах SMPS и топологиях источников питания. Подробности см. В Microchip AN 1114: Топологии SMPS и Топологии импульсных источников питания

[10] Лауреат премии за выслугу лет Роберт Маммано, Power Electronics Technology , сентябрь 2005 г., стр. 48-51. В этой статье Silicon General SG1524 (1975) описывается как ИС, открывшая эру импульсных регуляторов и импульсных источников питания.

[11] Справочное руководство по проектированию заказчиков IBM: Блок питания 736, Блок питания 741, Блок распределения питания 746 (1958), стр. 60-17.Блок питания для компьютера 704 состоит из трех шкафов размером с холодильник, заполненных электронными лампами, предохранителями, реле, механическими таймерами и трансформаторами, потребляющими мощность 90,8 кВА. Он используется несколько методов регулирования, включая трансформаторы насыщаемых-реакторы и термистор на основе опорного напряжения. Выходы постоянного тока регулировались переключающим механизмом тиратрона с частотой 60 Гц. Тиратроны – это переключающие вакуумные лампы, которые управляют выходным напряжением (подобно триакам в обычном диммерном переключателе). Это можно рассматривать как импульсный источник питания (см. Источники питания, импульсные регуляторы, инверторы и преобразователи , Irving Gottlieb, pp 186-188).

[12] В своей рекламе Pioneer Magnetics заявляет, что они разработали свой первый импульсный источник питания в 1958 году. Например, см. Electronic Design , V27, p216.

[13] Источник питания с коэффициентом мощности Unity, патент 4677366. Pioneer Magnetics подала этот патент в 1986 году на активную коррекцию коэффициента мощности. См. Также статью Pioneer Magnetics «Почему PFC? страница.

[14] Один из первых импульсных источников питания был описан в «Транзисторный преобразователь-усилитель мощности», Д. А. Пейнтер, General Electric Co., Конференция по твердотельным схемам , 1959, стр. 90-91. Также см. Соответствующий патент 1960 г. 3067378 «Транзисторный преобразователь».

[15] Исследование бездиссипативного преобразователя постоянного тока в преобразователь постоянного тока, Центр космических полетов Годдарда, 1964. Этот обзор транзисторных преобразователей постоянного тока показывает около 20 различных схем переключения, известных в начале 1960-х годов. Обратный преобразователь заметно отсутствует. Многие другие отчеты НАСА о преобразователях энергии за этот период доступны на сервере технических отчетов НАСА.

[16] Подробная история импульсных источников питания представлена в S.J. M.Phil Уоткинса. дипломная работа Автоматическое тестирование импульсных источников питания, в главе История и развитие импульсных источников питания до 1987 г.

[17] История развития импульсных источников питания, TDK Power Electronics World. Это дает очень краткую историю импульсных источников питания. В TDK также есть удивительно подробное обсуждение импульсных источников питания в комической форме: TDK Power Electronics World.

[18] «Спутниковый источник питания с регулируемой шириной импульса», Electronics , февраль 1962 г., стр. 47-49. В этой статье Эллиота Джозефсона из Lockheed описывается ШИМ-преобразователь постоянного тока с постоянной частотой для спутников. См. Также патент 3219907 Устройство преобразования мощности.

[19] Система энергоснабжения космического корабля, Telstar, 1963. Спутник Telstar получал энергию от солнечных батарей, сохраняя энергию в никель-кадмиевых батареях. Эффективность была критической для спутника, поэтому использовался импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с понижающим преобразователем, преобразующим переменное напряжение батареи в стабильное -16 В постоянного тока при мощности до 32 Вт при КПД до 92%.Поскольку спутнику требовался широкий диапазон напряжений, до 1770 вольт для ВЧ усилителя, были использованы дополнительные преобразователи. Регулируемый постоянный ток преобразовывался в переменный, подавался на трансформаторы и выпрямлялся для получения необходимых напряжений.

[20] В некоторых моделях PDP, таких как PDP-11/20, использовался источник питания H720 (см. Руководство по PDP, 1969). Этот источник питания подробно описан в Руководстве по блоку питания и монтажной коробке H720 (1970). В источнике питания весом 25 фунтов используется силовой трансформатор для генерации 25 В постоянного тока, а затем импульсные регуляторы (понижающий преобразователь) для генерации 230 Вт регулируемого напряжения +5 и -15 вольт.Поскольку транзисторы той эпохи не могли работать с высоким напряжением, напряжение постоянного тока пришлось снизить до 25 вольт с помощью большого силового трансформатора.

[21] «Источник питания импульсного регулятора», Electronics World v86 October 1971, p43-47. Эта длинная статья об импульсных источниках питания была размещена на обложке журнала Electronics World . Статью стоит поискать хотя бы для изображения импульсного источника питания самолета F-111, которое выглядит настолько сложным, что я почти ожидал, что он посадит самолет.Импульсные источники питания, обсуждаемые в этой статье, объединяют импульсный инвертор DC-DC с трансформатором для изоляции с отдельным понижающим или повышающим импульсным стабилизатором. В результате в статье утверждается, что импульсные блоки питания всегда будут дороже линейных блоков питания из-за двух каскадов. Однако современные блоки питания сочетают в себе оба этапа. В статье рассматриваются различные источники питания, в том числе импульсный блок питания мощностью 250 Вт, используемый в Honeywell h416R. В статье говорится, что импульсный источник питания для регуляторов достиг совершеннолетия благодаря новым достижениям в области быстродействующих и мощных транзисторов.На обложке изображен импульсный блок питания мощностью 500 Вт, который, согласно статье, не мог быть построен с транзисторами, доступными всего полтора года назад.

[22] Источник питания Bantam для мини-компьютера, Hewlett-Packard Journal , октябрь 1971 г. Подробная информация о схемах в патенте «Высокоэффективный источник питания» 3 852 655. Это автономный источник питания мощностью 492 Вт, использующий инверторы, за которыми следуют импульсные стабилизаторы на 20 В.

[23] HP2100A был представлен в 1971 году с импульсным источником питания (см. Основные характеристики HP2100A).Утверждается, что он имеет первый импульсный источник питания в миникомпьютере 25 лет работы в режиме реального времени, но PDP-11/20 был раньше.

[24] Компьютерная система питания для тяжелых условий эксплуатации, стр. 21, Hewlett-Packard Journal , октябрь 1974 г. В миникомпьютере 21MX использовался автономный импульсный пререгулятор мощностью 300 Вт для генерации регулируемого постоянного тока 160 В, который подавался на переключающие преобразователи постоянного тока в постоянный.

[25] Data General Technical Manual Nova 2, 1974. В Nova 2/4 использовался импульсный стабилизатор для генерации 5 В и 15 В, в то время как в более крупном 2/10 использовался трансформатор постоянного напряжения.В руководстве говорится: «При более высоких токовых потерях, связанных с компьютером, потери [от линейных регуляторов] могут стать чрезмерными, и по этой причине часто используется импульсный стабилизатор, как в NOVA 2/4».

[26] Модель 960B / 980B для обслуживания компьютеров Модель: источник питания В блоке питания миникомпьютера Texas Instruments 960B использовался импульсный стабилизатор для источника питания 5 В мощностью 150 Вт и линейные регуляторы для других напряжений. Импульсный стабилизатор состоит из двух параллельных понижающих преобразователей, работающих на частоте 60 кГц и использующих переключающие транзисторы 2N5302 NPN (введены в 1969 году).Поскольку транзисторы рассчитаны на максимальное напряжение 60 В, в блоке питания используется трансформатор для понижения напряжения до 35 В, которое подается на регулятор.

[27] Руководство по эксплуатации импульсных источников питания M49-024 и M49-026, Interdata, 1974. Эти автономные полумостовые источники питания обеспечивали мощность 120 Вт или 250 Вт и использовались в миникомпьютерах Interdata. В генераторе переключения используются микросхемы таймера 555 и 556.

[28] Блок питания 2640A, Hewlett-Packard Journal , июнь 1975 г., стр. 15.«Импульсный источник питания был выбран из-за его эффективности и занимаемой площади». Также техническая информация о терминале данных. Другой интересный момент – это корпус, отлитый из структурной пены (p23), который очень похож на пластиковый корпус Apple II (см. Стр. 73 из Steve Jobs ), сделанный парой лет назад.

[29] «В сложных конструкциях большое значение имеет выбор источников питания», Electronics , октябрь 1976 г., том 49. p107-114. В этой длинной статье подробно рассматриваются источники питания, в том числе импульсные.Обратите внимание, что Selectric Composer сильно отличается от популярной пишущей машинки Selectric.

[30] Информационное руководство по обслуживанию портативного компьютера IBM 5100. IBM 5100 был портативным компьютером весом 50 фунтов, который использовал BASIC и APL, а также включал монитор и ленточный накопитель. Источник питания описан на стр. 4-61 как небольшой, высокомощный, высокочастотный импульсный импульсный стабилизатор, обеспечивающий 5 В, -5 В, 8,5 В, 12 В и -12 В.

[31] Настольный компьютер HP 9825A 1976 года использовал импульсный стабилизатор для источника питания 5 В.Он также использовал формованный корпус из пеноматериала, предшествующий Apple II; см. 98925A Product Design, Hewlett-Packard Journal , июнь 1976 г., стр. 5.

[32] Калькулятор среднего уровня обеспечивает большую мощность при меньших затратах, Журнал Hewlett-Packard Journal , июнь 1976 г. обсуждает импульсный источник питания 5 В, используемый в калькуляторе 9815A.

[33] Блок питания DEC H7420 описан в Decsystem 20 Power Supply System Description (1976). Он содержит 5 импульсных регуляторов для обеспечения нескольких напряжений и обеспечивает мощность около 700 Вт.В источнике питания используется большой трансформатор для снижения линейного напряжения до 25 В постоянного тока, которое передается на отдельные импульсные регуляторы, которые используют понижающую топологию для получения желаемого напряжения (+5, -5, +15 или +20).

Миникомпьютер Decsystem 20 представлял собой большую систему, состоящую из трех шкафов размером с холодильник. Потребовалось внушительное трехфазное питание мощностью 21,6 кВт, которое регулируется комбинацией импульсных и линейных регуляторов. Он содержал семь источников питания H7420 и около 33 отдельных импульсных регуляторов, а также линейный регулятор для ЦП, который использовал -12 В постоянного тока при 490 А.

[34] Импульсные источники питания для телевизионных приемников стали набирать обороты примерно в 1975–1976 годах. Philips представила TDA2640 для телевизионных импульсных источников питания в 1975 году. Philips опубликовала книгу Импульсные источники питания в телевизионных приемниках в 1976 году. Одним из недостатков все более широкого использования импульсных источников питания в телевизорах было то, что они вызывали помехи. с любительским радио, как обсуждалось в Wireless World, v82, p52, 1976.

[35] «Электронное управление мощностью и цифровые методы», Texas Instruments, 1976.В этой книге подробно рассматриваются импульсные источники питания.

В главе IV «Системы инвертора / преобразователя» описан простой источник обратноходового питания мощностью 120 Вт, использующий силовой транзистор BUY70B, управляемый тиристором. Следует отметить, что в этой схеме используется дополнительная первичная обмотка с диодом для возврата неиспользованной энергии источнику.

В главе V «Импульсные источники питания» описывается конструкция импульсного источника питания 5 В 800 Вт на основе автономного импульсного шунтирующего регулятора, за которым следует преобразователь постоянного тока в постоянный.Он также описывает довольно простой обратноходовой источник питания с несколькими выходами, управляемый SN76549, разработанный для цветного телевидения с большим экраном.

[36] Основные этапы развития силовой электроники, Ассоциация производителей источников энергии.

[37] В 1967 году RO Associates представила первый успешный импульсный источник питания, импульсный источник питания 20 кГц, 50 Вт, модель 210 (см. «RO сначала в импульсные источники питания», Electronic Business , Volume 9, 1983, p36 К 1976 году они претендовали на лидерство в производстве импульсных блоков питания.В их патенте 1969 года 3564384 «Высокоэффективный источник питания» описан полумостовой импульсный источник питания, который удивительно похож на источники питания ATX, популярные в 1990-х годах, за исключением схем усилителя, управляющих ШИМ, а не повсеместной микросхемы контроллера TL494.

[38] Компания Nippon Electronic Memory Industry Co (NEMIC, которая в итоге стала частью TDK-Lambda) начала разработку стандартизированных импульсных источников питания в 1970 году. История корпорации ТДК-Лямбда.

[39] «Я прогнозирую, что большинство компаний после нескольких неудачных попыток в области источников питания к концу 1972 года предложат ряд импульсных источников питания с приемлемыми характеристиками и ограничениями по радиопомехам.”, стр. 46, Electronic Engineering , Volume 44, 1972.

[40] Производитель блоков питания Coutant построил блок питания под названием Minic, используя «относительно новую технику импульсного стабилизатора». Инструментальная практика для управления технологическими процессами и автоматизации , Том 25, стр. 471, 1971.

[41] «Импульсные источники питания выходят на рынок», стр. 71, Electronics & Power , февраль 1972 г. Первый «бестрансформаторный» импульсный источник питания появился на рынке Великобритании в 1972 году, APT SSU1050, который представлял собой регулируемый импульсный источник питания мощностью 500 Вт с использованием полумостовой топологии.Этот 70-фунтовый блок питания считался легким по сравнению с линейными блоками питания.

[42] В этой статье подробно рассказывается о импульсных источниках питания и описываются преимущества автономных источников питания. В нем описан миниатюрный импульсный источник питания полумоста MG5-20, созданный Advance Electronics. В статье говорится: «Широкое применение микроэлектронных устройств подчеркнуло огромное количество обычных источников питания. Переключающие преобразователи теперь стали жизнеспособными и предлагают заметную экономию в объеме и весе.” «Импульсные источники питания: почему и как», Малкольм Берчалл, технический директор, подразделение источников питания, Advance Electronics Ltd. Electronic Engineering , Volume 45, Sept 1973, p73-75.

[43] Высокоэффективные модульные источники питания с использованием импульсных регуляторов, Hewlett-Packard Journal , декабрь 1973 г., стр. 15-20. Серия 62600 обеспечивает мощность 300 Вт при использовании автономного импульсного источника питания с полумостовой топологией. Ключевым моментом было внедрение транзисторов на 400 В, 5 А с субмикросекундным временем переключения.«Полный импульсный регулируемый источник питания мощностью 300 Вт едва ли больше, чем просто силовой трансформатор эквивалентного источника с последовательным регулированием, и он весит меньше – 14,5 фунтов против 18 фунтов трансформатора».

[44] Сильноточный источник питания для систем, которые широко используют 5-вольтовую логику ИС, Hewlett-Packard Journal , апрель 1975 г., стр. 14-19. Импульсный источник питания 62605M мощностью 500 Вт для OEM-производителей, размер и вес которых составляет 1/3 и 1/5 от линейных источников питания. Использует автономную полумостовую топологию.

[45] Модульные источники питания: модели 63005C и 63315D: в этом источнике питания мощностью 110 Вт и 5 В используется топология автономного прямого преобразователя и конвекционное охлаждение без вентилятора.

[46] «Проникновение коммутационных источников питания на рынок источников питания в США вырастет с 8% в 1975 году до 19% к 1980 году. Это растущее проникновение соответствует мировой тенденции и представляет собой очень высокие темпы роста». Для такого прогнозируемого роста было указано несколько причин, в том числе «доступность более качественных компонентов, снижение […] общей стоимости и появление более мелких продуктов (таких как микрокомпьютеры), которые делают желательными меньшие блоки питания». Электроника, Том 49. 1976. Стр. 112, врезка «Что насчет будущего?»

[47] Сеймур Левин, “Импульсные регуляторы питания для повышения эффективности”.”Electronic Design, 22 июня 1964 г. В этой статье описывается, как импульсные регуляторы могут повысить эффективность с менее чем 40 процентов до более чем 90 процентов при значительной экономии размера, веса и стоимости.

[48] На обложке документа Electronic Design 13 от 21 июня 1976 г. написано: «Внезапно переключение стало проще. Импульсные источники питания могут быть разработаны с использованием на 20-50 дискретных компонентов меньше, чем раньше. Одна ИС выполняет все функции управления, необходимые для двухтактный выходной дизайн.ИС называется регулирующим широтно-импульсным модулятором. Чтобы узнать, предпочитаете ли вы переключение, перейдите на страницу 125 ». На странице 125 есть статья« Управление импульсным источником питания с помощью одной схемы LSI », в которой описаны ИС импульсных источников питания SG1524 и TL497.

[49] В 1976 году Powertec разместила двухстраничную рекламу, описывающую преимущества импульсных источников питания, под названием «Большой переход к коммутаторам». В этой рекламе описывались преимущества блоков питания: с удвоенной эффективностью они выделяли 1/9 тепла.У них были 1/4 размера и веса. Это обеспечило повышенную надежность, работало в условиях обесточивания и могло выдерживать гораздо более длительные перебои в подаче электроэнергии. Powertec продала линейку импульсных блоков питания мощностью до 800 Вт. Они предложили импульсные источники питания для систем с дополнительной памятью, компьютерных мэйнфреймов, телефонных систем, дисплеев, настольных приборов и систем сбора данных. Страницы 130-131, Электроника v49, 1976.

[50] Byte magazine, p100 В июне 1976 года был анонсирован новый импульсный источник питания Boschert OL80, обеспечивающий 80 Вт при двухфунтовом блоке питания по сравнению с 16 фунтами для менее мощного линейного блока питания.Это также было объявлено в Microcomputer Digest, февраль 1976 г., стр. 12.

[51] Роберт Бошерт: человек многих шляп меняет мир источников питания: он начал продавать импульсные источники питания в 1974 году, сосредоточившись на том, чтобы сделать импульсные источники питания простыми и недорогими. В заголовке говорится, что «Роберт Бошерт изобрел импульсный источник питания», что должно быть ошибкой редактора. В статье более обоснованно утверждается, что Бошерт изобрел недорогие импульсные источники питания для массового использования. В 1974 году он произвел в больших объемах недорогой импульсный источник питания.

[52] Руководство по техническому обслуживанию коммуникационного терминала Diablo Systems HyTerm модели 1610/1620 показаны двухтактный источник питания Boschert 1976 года и полумостовой источник питания LH Research 1979 года.

[53] Опыт Boschert с F-14 и спутниками рекламировался в рекламе Electronic Design , V25, 1977, где также упоминалось серийное производство для Diablo и Qume.

[54] Необычный импульсный источник питания использовался в компьютере HP 1000 A600 (см. Техническую и справочную документацию) (1983).Блок питания 440 Вт обеспечивал стандартные выходы 5 В, 12 В и -12 В, а также выход переменного тока 25 кГц 39 В, который использовался для распределения мощности на другие карты в системе, где она регулировалась. В автономном двухтактном источнике питания, разработанном Boschert, использовалась специальная микросхема HP IC, чем-то напоминающая TL494.

[55] В 1971 году для поддержки автономных импульсных источников питания были представлены многочисленные линейки переключающих транзисторов 450 В, такие как серия SVT450, серия 40850 – 4085 от RCA и серия 700V SVT7000.

[56] ШИМ: от одного чипа к гигантской отрасли, Power Electronics Technology , октябрь 2005 г. В этой статье описывается история создания ИС управления источником питания, от SG1524 в 1975 году до индустрии с многомиллиардным оборотом.

[57] «Революция в конструкции источников питания, происходящая в настоящее время, не будет завершена до тех пор, пока трансформатор на 60 Гц не будет почти полностью заменен», – Вальтер Хиршберг, ACDC Electronics Inc., Калифорния. «Новые компоненты вызывают революцию в источниках питания», p49, Canadian Electronics Engineering , v 17, 1973.

[58] Импульсный и линейный источник питания, конструкция преобразователя мощности , Pressman 1977 «Импульсные регуляторы, которые совершают революцию в отрасли электроснабжения из-за их низких внутренних потерь, небольшого размера, веса и стоимости, конкурентоспособной по сравнению с традиционными последовательными или линейными источниками питания».

[59] Несколько источников питания Apple описаны в документе Apple Products Information Pkg: Astec Power Supplies (1982). Источник питания Apple II Astec AA11040 – это простой дискретный источник питания с обратным ходом и несколькими выходами.В нем используется переключающий транзистор 2SC1358. Выход 5 В сравнивается с стабилитроном и обратной связью управления и изолируется через трансформатор с двумя первичными обмотками и одной вторичной. В нем используется зажимная обмотка обратного диода.

AA11040-B (1980) имеет существенные модификации схемы обратной связи и управления. Он использует переключающий транзистор 2SC1875 и опорного напряжения TL431. AA11040-B, по-видимому, использовался для Apple II + и Apple IIe (см. Форум hardwaresecrets.com).Шелкография на печатной плате источника питания говорит о том, что она защищена патентом 4323961, который, как оказалось, является «автономным источником питания постоянного тока с обратным ходом», разработанным Эллиотом Джозефсоном и переданным Astec. Схема в этом патенте в основном представляет собой немного упрощенный AA11040-B. Изолирующий трансформатор обратной связи имеет одну первичную и две вторичные обмотки, противоположные AA11040. Этот патент также напечатан на плате источника питания Osborne 1 (см. Разборку Osborne 1), которая также использует 2SC1875.

В Apple III Astec AA11190 используется фиксирующая обмотка обратного диода, но не схема запуска переменного тока Холта.Используется переключающий транзистор 2SC1358; схема обратной связи / управления очень похожа на AA11040-B. В источнике питания дисковода Apple III Profile AA11770 использовалась фиксирующая обмотка обратного диода, переключающий транзистор 2SC1875; опять же, схема обратной связи / управления очень похожа на AA11040-B. AA11771 аналогичен, но добавляет еще один TL431 для выхода AC ON.

Интересно, что в этом документе Apple перепечатывает десять страниц «Руководства по источникам питания постоянного тока» HP (версия 1978 года, используемая Apple), чтобы предоставить справочную информацию о импульсных источниках питания.

[60] Обратные преобразователи: твердотельное решение для недорогого импульсного источника питания, Electronics , декабрь 1978 г. В этой статье Роберта Бошерта описывается источник питания Boschert OL25, который представляет собой очень простой дискретно-компонентный источник обратноходового питания мощностью 25 Вт с 4 выходами. Он включает в себя зажимную обмотку обратного диода. Он использует опорный сигнал TL430 напряжения и оптрон для обратной связи с выхода 5V. В нем используется переключающий транзистор MJE13004.

[61] В Macintosh Performa 6320 использовалась микросхема контроллера SMPS AS3842, как видно на этом рисунке.AS3842 – это версия контроллера тока UC3842 от Astec, который был очень популярен для прямых преобразователей.

[62] Детали источника питания для iMac найти сложно, и используются разные источники питания, но, если собрать воедино различные источники, iMac G5, похоже, использует контроллер PFC TDA4863, пять силовых МОП-транзисторов 20N60C3, ШИМ-контроллер SG3845, напряжение TL431. ссылки и контроль мощности с помощью WT7515 и LM339. Также используется 5-контактный встроенный коммутатор TOP245, вероятно, для питания в режиме ожидания.

[63] Источник питания постоянного тока, №4130862. который был подан в феврале 1978 г. и выдан в декабре 1978 г. Блок питания, указанный в патенте, имеет некоторые существенные отличия от блока питания Apple II, созданного Astec. Большая часть управляющей логики находится на первичной стороне в патенте и вторичной стороне в фактическом источнике питания. Кроме того, в патенте обратная связь является оптической, и в ее источнике питания используется трансформатор. Блок питания Apple II не использует обратную связь по переменному току, описанную в патенте.

[64] Подробное обсуждение блока питания Apple II Plus можно найти на сайте applefritter.com. В описании источник питания ошибочно называется топологией прямого преобразователя, но это топология обратного хода. Неудобно, что это обсуждение не соответствует схемам блока питания Apple II Plus, которые я нашел. Заметные различия: в схеме используется трансформатор для обеспечения обратной связи, в то время как в обсуждении используется оптоизолятор. Кроме того, обсуждаемый источник питания использует вход переменного тока для запуска колебаний транзистора, а схема – нет.

[65] Яблоко III (1982 г.). Этот блок питания Apple III (050-0057-A) практически полностью отличается от блока питания Apple III AA11190. Это дискретный источник питания обратного хода с переключающим транзистором MJ8503, управляемым тиристором, фиксирующей обмоткой обратного хода и 4 выходами. Он использует схему запуска переменного тока Холта. Обратная связь переключения контролирует выход -5 В с операционным усилителем 741 и подключается через трансформатор. Он использует линейный регулятор на выходе -5 В.

[66] Яблочная Лиза (1983).Еще один дискретный источник питания с обратным ходом, но значительно более сложный, чем Apple II, с такими функциями, как резервное питание, дистанционное включение через симистор и выход +33 В. Для переключения в нем используется силовой транзистор MJ8505 NPN, управляемый тиристором. Он использует схему запуска переменного тока Холта. Обратная связь по переключению контролирует напряжение + 5 В (по сравнению с линейно регулируемым выходом -5 В) и подключается через трансформатор.

[67] Блок питания Macintosh. Этот источник питания с обратным ходом использует обмотку диодных зажимов и схему запуска переменного тока Холта.В нем используется переключающий транзистор 2SC2335, управляемый дискретным генератором. Коммутационная обратная связь контролирует выход +12 В с помощью стабилитронов и операционного усилителя LM324 и подключается через оптоизолятор.

[68] Схема Mac 128K, Обсуждение Mac Plus. Этот источник питания с обратным ходом использует обмотку диодных зажимов и схему запуска переменного тока Холта. В нем используется переключающий транзистор 2SC2810, управляемый дискретными компонентами. Обратная связь по переключению контролирует выход 12 В и подключается через оптоизолятор.Интересно, что в этом документе утверждается, что блок питания, как известно, был склонен к сбоям из-за того, что в нем не использовался вентилятор. Блок питания Mac Classic выглядит идентичным.

[69] TEAM ST-230WHF 230 Вт импульсный источник питания. Эта схема – единственный компьютерный блок питания стороннего производителя, который я обнаружил, который подает необработанный переменный ток в схему привода (см. R2), но я уверен, что это всего лишь ошибка чертежа. R2 должен подключаться к выходу диодного моста, а не к входу. Сравните с R3 в почти идентичной схеме привода в этом блоке питания ATX.

[70] Микропроцессоры и микрокомпьютеры и импульсные источники питания , Брайан Норрис, Texas Instruments, McGraw-Hill Company, 1978 г. В этой книге описываются импульсные источники питания для телевизоров, которые используют сигнал переменного тока для запуска колебаний.

[71] Блок питания жесткого диска Tandy (Astec AA11101). В этом обратноходовом источнике питания мощностью 180 Вт используется обмотка с зажимом диода. В нем используется переключающий транзистор 2SC1325A. В генераторе используются дискретные компоненты. Обратная связь от шины 5 В сравнивается с опорным напряжением TL431, а обратная связь использует трансформатор для изоляции.

[72] Блок питания Tandy 2000 (1983 г.). Этот источник питания с обратным ходом мощностью 95 Вт использует микросхему контроллера MC34060, переключающий транзистор MJE12005 и имеет обмотку фиксатора обратного хода. Он использует MC3425 для контроля напряжения, имеет линейный регулятор для выхода -12 В и обеспечивает обратную связь на основе выходного сигнала 5 В по сравнению с опорным сигналом TL431, проходящим через оптоизолятор. На выходе 12 В используется стабилизатор магнитного усилителя.

[73] В «Искусстве электроники» подробно обсуждается блок питания Tandy 2000 (стр. 362).

[74] Модель Commodore B128. В этом источнике питания обратного хода используется обмотка с зажимом диода. Он использует MJE8501 переключающий транзистор, управляемый дискретных компонентов, а также переключающие мониторы обратной связи выходного 5V с использованием опорного TL430 и изолирующий трансформатор. Выходы 12 В и -12 В используют линейные регуляторы.

[75] Tandy 6000 (Astec AA11082). В этом обратноходовом источнике питания мощностью 140 Вт используется обмотка с зажимом диода. Схема представляет собой довольно сложную дискретную схему, поскольку в ней используется повышающая схема, описанная в патенте Astec 4326244, также разработанном Эллиотом Джозефсоном.В нем используется переключающий транзистор 2SC1325A. У него немного необычный выход 24 В. Один выход 12 В линейно регулируется LM317, а выход -12 В управляется линейным регулятором MC7912, но другой выход 12 В не имеет дополнительной регулировки. Обратная связь осуществляется с выхода 5 В с использованием источника напряжения TL431 и развязывающего трансформатора. Здесь есть красивая фотография блока питания.

[76] Документация на микросхему контроллера MC34060 (1982 г.).

[77] Руководство разработчика по переключению цепей и компонентов источника питания, Руководство разработчика Switchmode , Motorola Semiconductors Inc., Паб. № SG79, 1983. R J. Haver. Для обратного преобразователя фиксирующая обмотка описывается как дополнительная, но «обычно присутствует, чтобы позволить энергии, накопленной в реактивном сопротивлении утечки, безопасно вернуться в линию, вместо того, чтобы лавина переключающего транзистора».

[78] «Обеспечение надежной работы силовых полевых МОП-транзисторов», примечание к приложению Motorola 929, (1984) показывает источник питания с обратным ходом, использующий MC34060 с фиксирующей обмоткой и диодом. Его можно скачать с datasheets.org.uk.

[79] Для получения дополнительной информации о форвард-конвертерах см. История прямого преобразователя, Switching Power Magazine , vol.1, No. 1, pp. 20-22, июл 2000 г.

[80] Первый импульсный преобразователь с диодной обмоткой был запатентован в 1956 году компанией Philips, патент 2,920,259 «Преобразователь постоянного тока».

[81] Другим патентом, показывающим обмотку с возвратной энергией с диодом, является патент Hewlett-Packard от 1967 года 3313998. Импульсно-регуляторный источник питания с цепью возврата энергии

[82] Маленькое королевство: частная история Apple Computer Майкл Мориц (1984) говорит, что Холт проработал в компании на Среднем Западе почти десять лет и помог разработать недорогой осциллограф (стр. 164).Стив Джобс, «Путешествие – награда», Джеффри Янг, 1988 г., утверждает, что Холт разработал импульсный источник питания для осциллографа за десять лет до прихода в Apple (стр. 118). Учитывая состояние импульсных источников питания в то время, это почти наверняка ошибка.

[83] «Коммутационные блоки растут в чреве компьютеров», Электронный бизнес , том 9, июнь 1983 г., стр. 120-126. В этой статье подробно описывается бизнес-сторона импульсных источников питания. В то время как Astec была ведущим производителем импульсных блоков питания, Lambda была ведущим производителем блоков питания переменного и постоянного тока, поскольку продавала большие количества как линейных, так и импульсных источников питания.

[84] «Стандарты: переключение вовремя для поставок», Electronic Business Today , vol 11, p74, 1985. В этой статье говорится, что Astec – ведущий мировой производитель блоков питания и лидер в области импульсных блоков питания. Astec выросла почти исключительно на поставках блоков питания Apple. В этой статье также упоминаются компании-поставщики электроэнергии из «большой пятерки»: ACDC, Astec, Boschert, Lambda и Power One.

[85] Astec становится 100% дочерней компанией Emerson Electric, Business Wire , 7 апреля 1999 г.

[86] Отраслевой отчет о крупнейших энергоснабжающих компаниях за 2011 год – Power Electronics Industry News, v 189, март 2011 г., консультанты по микротехнике. Также, Энергетическая промышленность продолжает марш к консолидации, Power Electronics Technology, май 2007 обсуждает различные консолидации.

[87] Документация SAMS по фотофакту для IBM 5150 содержит подробную схему источника питания.

[88] В Википедии представлен обзор стандарта ATX. Официальная спецификация ATX находится в формфакторах.орг.

[89] ON Semiconductor, как и Fairchild, имеет эталонные образцы блоков питания ATX. Некоторые ИС, разработанные специально для приложений ATX, – это SG6105 Power Supply Supervisor + Regulator + PWM, NCP1910 High Performance Combo Controller for ATX Power Supplies, ISL6506 Multiple Linear Power Controller with ACPI Control Interfaces, и SPX1580 Ultra Low Dropout Voltage Regulator.

[90] Корпорация Intel представила рекомендацию о коммутационном преобразователе постоянного тока рядом с процессором в документе Intel AP-523 Pentium Pro Processor Power Distribution Guidelines, в котором приведены подробные спецификации модуля регулятора напряжения (VRM).Подробная информация об образце VRM приведена в разделе «Заправка мегапроцессора – обзор конструкции преобразователя постоянного тока в постоянный ток» с использованием UC3886 и UC3910. Более свежие спецификации VMR содержатся в Рекомендациях по проектированию Intel Voltage Regulator Module (VRM) и Enterprise Voltage Regulator-Down (EVRD) 11 (2009).

[91] В техническом описании микропроцессоров R650X и R651X указано типичное значение рассеиваемой мощности 500 мВт.

[92] Технологии преобразования энергии для компьютерных, сетевых и телекоммуникационных систем питания – прошлое, настоящее и будущее, М.М. Йованович, Лаборатория силовой электроники Delta, Международная конференция по преобразованию энергии и приводам (IPCDC), Санкт-Петербург, Россия, 8-9 июня 2011 г.

[93] Программа 80 Plus описана в разделе «Сертифицированные источники питания и производители 80 PLUS», где описаны различные уровни 80 PLUS: бронзовый, серебряный, золотой, платиновый и титановый. Базовый уровень требует КПД не менее 80% при различных нагрузках, а более высокие уровни требуют все более высокого КПД. Первые блоки питания 80 PLUS вышли в 2005 году.

[94] Несколько случайных примеров источников питания, которые сначала генерируют всего 12 В и используют преобразователи постоянного тока для генерации выходных сигналов 5 В и 3,3 В: Эталонный дизайн высокоэффективного блока питания ATX 255 Вт от ON Semiconductor (80 Plus Silver), NZXT HALE82 power обзор блока питания, обзор блока питания SilverStone Nightjar.

[95] Источники питания используют только часть электроэнергии, подаваемой по линиям электропередач; это дает им плохой «коэффициент мощности», который тратит энергию и увеличивает нагрузку на нижние линии.Вы можете ожидать, что эта проблема возникает из-за быстрого включения и выключения импульсных источников питания. Однако плохой коэффициент мощности на самом деле происходит из-за начального выпрямления переменного и постоянного тока, которое использует только пики входного переменного напряжения.

[96] Основы коррекции коэффициента мощности (PFC), Примечание по применению 42047, Fairchild Semiconductor, 2004.

[97] Правильный выбор размеров и разработка эффективных источников питания утверждает, что активная коррекция коэффициента мощности добавляет около 1,50 доллара к стоимости источника питания мощностью 400 Вт, активный фиксатор добавляет 75 центов, а синхронное выпрямление добавляет 75 центов.

[98] Многие источники схем электроснабжения доступны в Интернете. Некоторые андизм danyk.wz.cz, и smps.us. Несколько сайтов, которые предоставляют загрузку схем источников питания, – это eserviceinfo.com и elektrotany.com.

[99] Информацию о типовой конструкции блока питания ПК см. В FAQ по SMPS. В разделах «Описание Боба» и «Комментарии Стива» обсуждаются типичные блоки питания для ПК на 200 Вт, использующие микросхему TL494 и конструкцию полумоста.

[100] В тезисе 1991 г. говорится, что TL494 все еще использовался в большинстве импульсных блоков питания ПК (по состоянию на 1991 г.).Разработка импульсного источника питания 100 кГц (1991 г.). Мыс Техникон Тезисы и диссертации. Документ 138.

[101] Введение в двухтранзисторную прямую топологию для источников питания с эффективностью 80 PLUS, EE Times, 2007.

[102] hardwaresecrets.com заявляет, что CM6800 является самым популярным контроллером PFC / PWM. Это замена ML4800 и ML4824. CM6802 – более «зеленый» контроллер в том же семействе.

[103] Анатомия импульсных источников питания, Габриэль Торрес, Hardware Secrets, 2006.В этом учебном пособии очень подробно описывается работа и внутреннее устройство блоков питания ПК с подробными изображениями реальных внутренних устройств блока питания. Если вы хотите точно знать, что делает каждый конденсатор и транзистор в блоке питания, прочтите эту статью.

[104] Презентация источника питания ON Semiconductor’s Inside представляет собой подробное математическое руководство по работе современных источников питания.

[105] Справочное руководство по источнику питания SWITCHMODE, ON Semiconductor. Это руководство содержит большое количество информации по источникам питания, топологиям и множеству примеров реализации.

[106] Некоторые ссылки по цифровому управлению питанием: «Дизайнеры обсуждают достоинства цифрового управления питанием», EE Times , декабрь 2006 г. Глобальный рынок ИС для цифрового управления питанием к 2017 году достигнет 1,0 миллиарда долларов. Системный контроллер цифровой ШИМ TI UCD9248. Эталонная схема цифрового питания переменного / постоянного тока с универсальным входом и коррекцией коэффициента мощности, EDN , апрель 2009 г.

[107] Руди Севернс, лауреат премии за выслугу лет, Power Electronics Technology , сентябрь 2008 г., стр. 40-43.

[108] Куда делись все гуру ?, Power Electronics Technology , 2007. В этой статье обсуждается вклад многих новаторов в области источников питания, включая Сола Гиндоффа, Дика Вайза, Уолта Хиршберга, Роберта Окада, Роберта Бошерта, Стива Голдмана, Аллена Розенштейна, Уолли Херсома , Фил Кётч, Яг Чопра, Уолли Херсом, Патрицио Винчиарелли и Марти Шлехт.

[109] История разработки Холтом источника питания для Apple II впервые появилась в статье Пола Чиотти Revenge of the Nerds (не имеющей отношения к фильму) в журнале California в 1982 году.

Линейные источники питания

– Основы схемотехники

Линейный источник питания – это блок питания (БП), не содержащий никаких коммутационных или цифровых компонентов. Он обладает некоторыми выдающимися характеристиками по сравнению с импульсными блоками питания, такими как очень низкий уровень шума и пульсаций, невосприимчивость к помехам от сети, простота, надежность, простота конструкции и ремонта. Они также могут генерировать очень высокие напряжения (тысячи вольт) и очень низкие напряжения (менее 1 В). Они могут легко генерировать несколько выходных напряжений.С другой стороны, они большие по размеру, тяжелые и требуют большего теплоотвода. Линейные источники питания существуют уже несколько десятилетий, задолго до появления полупроводников.

Линейные блоки питания

можно фиксировать, например, в качестве источника питания 5 В, который может потребоваться для логической схемы, или нескольких фиксированных источников питания, необходимых для ПК (+5, +12 или -12 В). На настольном лабораторном блоке питания вы можете использовать переменный блок питания. В дополнение к одиночным источникам вы также можете получить двойные источники питания, скажем, для схем операционного усилителя ± 15 В, и даже источники двойного слежения, которые синхронизированы по напряжению друг с другом в источниках питания, дрейф которых не является незначительным.

Некоторые примеры:

Логические и микропроцессорные схемы + 5 В
Светодиодное освещение + 12 В, общая электроника
Схемы ОУ ± 15 В
Стендовое испытательное питание 0-30 В
Зарядное устройство + 14,5 В

В этой статье мы рассмотрим отдельные компоненты блока питания, затем создайте с нуля небольшой блок питания 12 В и регулируемый двойной блок питания 1–30 В.

Разбор линейного блока питания

Секция ввода сети содержит соединения с сетью, обычно выключатель, предохранитель и своего рода контрольную лампу.Используйте хорошее заземление и изолируйте все силовые части внутренней проводки изоляцией для защиты от случайного контакта.

Трансформатор выбирается в соответствии с требуемым выходным напряжением и эффективно изолирует все другие цепи от подключения к сети. Трансформатор может иметь несколько отводов первичной обмотки для обеспечения различных входных напряжений сети и несколько отводов вторичной обмотки, соответствующих требуемому выходному напряжению. Кроме того, между отводом первичной и вторичной обмоток имеется экран из медной фольги, который помогает уменьшить емкостную связь с высокочастотным сетевым шумом.

Выпрямитель может быть таким простым, как одинарный диод (не подходит), двухполупериодный мост с центральным отводом или двухполупериодный мост. Следует указать используемые диоды (выпрямители). Они дешевые и маленькие, и в них используются более крупные, чем предполагалось. По моему опыту ремонта многих неисправных блоков питания, проблемы обычно вызваны выходом из строя диода либо из-за слишком большого тока, либо из-за скачков напряжения в сети. Учитывая это, выберите диод с высоким PIV (пиковое обратное напряжение). Когда вы устанавливаете диоды, держите выводы на длинной стороне, так как именно здесь рассеивается большая часть их тепла.В высоковольтных источниках питания часто встречаются небольшие конденсаторы, подключенные параллельно диодам, чтобы помочь им быстрее восстанавливаться.

Конденсатор является очень трудолюбивым компонентом и должен заряжаться до пика вторичного напряжения (Vsec * 1,414), а затем быстро разряжаться в нагрузку. Конденсаторы из алюминиевой фольги представляют собой рулон туалетной бумаги и алюминия, заполненный маслом, и они имеют репутацию высыхающих и, как следствие, потери емкости. Если возможно, разместите их подальше от источников тепла в вашей планировке.Танталовые конденсаторы имеют гораздо более низкое последовательное сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление), поэтому лучше справляются с пульсациями. Вы можете использовать их в цепи регулятора. При разводке старайтесь свести все заземления в одну точку. Конденсатор – хорошее место для использования. На приведенном ниже рисунке показан резистор, который является отличной технологией для удаления воздуха из этого колпачка при выключенном блоке питания. Регулятор также должен иметь небольшой выходной ток, когда он не находится под нагрузкой; 1к будет достаточно.

На рисунке ниже зеленая кривая представляет собой то, как форма волны выглядела бы без конденсатора, а красная форма волны – это «пополнение» конденсатора на каждом полупериоде, а затем разряд из-за тока нагрузки.Результирующая форма волны – это пульсирующее напряжение.

Регулятор бывает разных типов: последовательный, шунтирующий, простой и сложный. Будет отдельная статья о регуляторах, но в этом руководстве мы сосредоточимся на разработке двух простых регуляторов на базе микросхем с фиксированным регулятором 7812 и регулируемым регулятором LM317.

Проектирование линейного источника питания

Проектирование блока питания похоже на чтение на иврите: вы начинаете с конца и продвигаетесь к началу.Ключевой спецификацией является напряжение на выходе, которое мы хотим получить, и сколько тока мы можем получить от него без падения напряжения. Для этого проекта давайте нацелимся на 12 В при 1 А и 3 В на регуляторе. У любого регулятора должна быть определенная необходимая разница между входным и выходным напряжениями для правильной работы. Если не указано иное, предположите, что это минимум 3 В. Некоторые из используемых здесь регуляторов рассчитаны только на 2 В.

Если на выходе нужно 12В, то на конденсаторе нужно 12 + 3 = 15В.Теперь, когда этот конденсатор заряжается и разряжается, в нем должна присутствовать составляющая переменного тока, и это пульсирующее напряжение (пульсация В ). Чем больше ток, потребляемый конденсатором, тем хуже пульсации, и это тоже нужно указать. Если выбрать 10%, то есть 1,2 В, ограничение рассчитывается следующим образом:

, где f – 50 или 60 в зависимости от частоты вашей сети. Следовательно, нам нужно:

Это возвращает нас к диодам. Поскольку диоды обеспечивают не только ток нагрузки, но и ток заряда конденсатора, они будут использовать больший ток.

В двухполупериодном мосту ток 1,8 * I _{нагрузка}. В центрально-резьбовом 1,2 * I _{нагрузка}. Учитывая это, мы должны использовать диоды не менее 2 А.

Теперь мы вернемся к вторичной обмотке трансформатора и ее удельному напряжению. В любой надежной системе мы должны учитывать допуски. Если мы будем следовать только минимальным требованиям к конструкции, вход регулятора может упасть ниже уровня выпадения напряжения, что окажет значительное влияние на сеть. В коммерческих проектах обычно указывается ± 10%, поэтому, если у нас напряжение 230 В, это означает, что оно может упасть до 207 В.

Таким образом, необходимое напряжение на вторичной обмотке будет следующим:

, где 0,92 – КПД трансформатора, а 0,707 – 1 / √2

V _reg – падение напряжения регулятора, V _rect – падение напряжения на 2 диодах, которое составляет 2 * 0,7 для цепи центрального отвода и 4 * 0,7 для полного моста. Пульсация V была указана как 10% от 12 В или 1,2 В, поэтому

В _сек = 15,03 В

Это означает, что готового трансформатора на 15 В должно хватить.Иногда вам не удается найти подходящий трансформатор, и вам нужно выбрать другой с более высоким напряжением. Обратной стороной этого является то, что на регуляторе будет более высокое напряжение, и, как следствие, большая мощность рассеивается в его радиаторе.

Последнее, что нужно сейчас указать, – это размер трансформатора в ВА. Это простая и распространенная ошибка – думать, что ВА будет V _сек * I _{нагрузка}, то есть 15 * 1 = 15 ВА. Но мы не должны забывать, что трансформатор также заряжает конденсатор, поэтому, в зависимости от конфигурации, 1.2 или 1,8 * I _{нагрузка} означает большую разницу, т.е. 1,8 * 1 * 15 = 27ВА.

На этом мы завершаем дизайн. А как насчет предохранителя? Это целая наука, но для этого простого блока питания я бы оценил его в 2 раза больше первичного входного тока. Таким образом, в данном случае ВА равно 27, а напряжение сети – 230 В, а I = 2 * 27/230 = 250 мА.

Теперь мы можем добавить к регулятору последние несколько компонентов:

Для C1 мы разработали 4200 мкФ. Но поскольку регулятор удалит большую часть пульсации, она может быть меньше или вдвое меньше той, что составляет 2200 мкФ.Назначение C2 и C3 – обеспечение стабильности и помехоустойчивости регулятора. National Linear обычно составляет C2 10 мкФ и C1 1 мкФ. В идеале это должны быть танталовые типы, но если вы вынуждены использовать алюминий, вам следует удвоить ценность.

D3 часто пренебрегают, но он важен. В случае короткого замыкания на входе регулятора любая накопленная емкость в нагрузке Vcc, включая C3, разряжается на заднюю часть регулятора и, возможно, убивает его. Но D3 обходит это стороной.

Теперь давайте заменим фиксированный регулятор на регулируемый на основе популярного и простого в использовании LM317 и добавим дополнительную отрицательную версию LM337, чтобы сформировать двойной регулируемый блок питания.Обратите внимание, что мы использовали трансформатор с центральным отводом, а также полный мостовой выпрямитель. Следующие примечания в равной степени относятся к отрицательной половине блока питания. Единственное, что осталось разработать, – это R6 и R7.

Если вы сделаете R6 = 220, то для любого напряжения от _{В до} до _мин, R7 = (176 * В _из) – 220. Итак, если вы хотите 9 В, R7 будет 176 * 9 – 220 = 1к4. Вы можете использовать двойной горшок от 5 до 10k (линейный) для одновременной регулировки обеих сторон. Трансформатор с вторичной обмоткой 25/0/25 подойдет.C8 и C9 обеспечивают помехоустойчивость и могут составлять 10 мкФ. C10 и C11 – 1 мкФ, а C4 и C7 – 1000 мкФ. Минимальное выходное напряжение составляет около 1,25 В.

Некоторые примеры небольших линейных блоков питания своими руками

Мостовой выпрямитель, 100 А, 1600 В, серия MDQ, однофазный, полноволновой, 100 А, электронный кремниевый диод, 1000 В,

Мостовой выпрямитель 100A, 1600V, серия MDQ, однофазный, полноволновой, 100Amp, 1000 вольт, электронный кремниевый диод

Home
Мостовой выпрямитель 100 А, 1600 В Серия MDQ Однофазный, полноволновой, 100 А, 1000 В, Электронный кремниевый диод

Мостовой выпрямитель, 100 А, 1600 В, Серия MDQ, Однофазный, полноволновой, 100 А, Электронный кремниевый диод, 1000 В: Промышленные и научные.Мостовой выпрямитель 100 А, 1600 В Серия MDQ Однофазный, полноволновой 100 А, Электронный кремниевый диод, 1000 В: Промышленное и научное. 100% новые, все детали проверены и проверены на качество перед отгрузкой.。 Высококачественные мостовые выпрямители, используемые для преобразования входного переменного тока в выход постоянного тока.。 Обладает большой максимальной токовой нагрузкой, хорошим отводом тепла и низким падением напряжения. Этот высокомощный мостовой выпрямитель широко используется в источниках питания. 。 Диапазон применения: сварочный аппарат, электромагнитный нагрев, источник питания постоянного тока для КИП, входная мощность выпрямления инвертора PWM, мощность возбуждения двигателя постоянного тока, импульсный источник питания и входной ток инвертора вспомогательного тока。 Комплектация: 1 × модуль однофазного выпрямителя MDQ100A1600V % новое и высокое качество。 – Высококачественные мостовые выпрямители, используемые для преобразования входного переменного тока в выход постоянного тока。 – Хорошо сваренная конструкция со встроенными прочными металлическими деталями обеспечивает более стабильную работу。 – Разработаны для однофазного выпрямления。 – Выходной постоянный ток составляет 00A。 – Он имеет большую перегрузочную способность, хорошее рассеивание тепла и низкое падение напряжения。 – Этот высокомощный мостовой выпрямитель может широко использоваться в качестве источника питания。。。

### FLAGCSS0 ###

JavaScript отключен.Пожалуйста, разрешите просмотр всего сайта.

Мостовой выпрямитель 100 А, 1600 В Серия MDQ, однофазный, полноволновой, 100 А, 1000 В, Электронный кремниевый диод,

, Мостовой выпрямитель, 100 А, 1600 В, Серия MDQ, Однофазный, полноволновой, 100 А, Электронный кремниевый диод, 1000 В, Вольт, Электронный кремниевый диодный мостовой выпрямитель, 100 А, 1600 В, Серия MDQ, однофазный, полноволновый 100A 1000, мостовой выпрямитель 100A, 1600V, серия MDQ, однофазный, полноволновой, 100Amp, 1000-вольтный электронный кремниевый диод: промышленный и научный, бесплатная доставка и простой возврат Быстрая доставка Бесплатная доставка и бесплатный возврат Купите официальный сайт онлайн здесь! Мостовой выпрямитель 100A, 1600V, серия MDQ, однофазный, полноволновой, 100Amp, 1000 вольт, электронный кремниевый диод.

Мостовой выпрямитель 100 А 1600 В Серия MDQ Однофазный полноволновой 100 А Электронный кремниевый диод на 1000 В

Мостовой выпрямитель 100A 1600V Серия MDQ Однофазный Full Wave 100Amp Электронный кремниевый диод на 1000 В

Мостовой выпрямитель 100A 1600V Серия MDQ Однофазный, полноволновой 100Amp Электронный кремниевый диод на 1000 вольт: Промышленный и научный, Бесплатная доставка и ЛЕГКИЙ возврат Быстрая доставка Бесплатная доставка & Бесплатный возврат Купите официальный сайт онлайн здесь! .

Греется диодный мост в блоке питания: Почему греется блок питания, основные причины перегрева источников питания.

Что больше нагревается в блоке питания? (Ender 3)

Статья относится к принтерам:

Популярные вопросы

Учебно-практический центр “Эксперт” – Учебно-практический центр “Эксперт”

Греется диодный мост причина

Тема: полезные сведения от тепловыделении на полупроводниках.

Выпрямитель и простейший блок питания, как это сделать самому

Что делать, если сильно нагревается блок питания ноутбука

Причина нагрева

Как снизить температуру адаптера?

Мониторинг температуры ноутбука

Блок питания для светодиодной ленты своими руками

Источники питания на 12V

БП на 19V

Характеристики импульсных стабилизаторов

Простые схемы своими руками

Видео, как доработать своими руками

Готовые модули из Китая

Питание и драйвер в одном модуле

Где купить дешево?

Сгорел дроссель в блоке питания

БП Hiper type R 580W. Сгорел дроссель в выходных цепях

FSP550-80GLC, выпаян дроссель

Занижены-Завышены выходные напряжения китайского БП

В Thermaltake XP550NP 430W занижены 12V, греется дроссель

Thermaltake XP550 PP 430W, сгорел дроссель групповой стабилизации

БП DELUXE ATX-400W выгорает дроссель групповой стабилизации (Решено)

Microlab ATX-420W – посажено 3,3в.(решено)

– Детали конструкции и советы »Электроника

Мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, обеспечивает двухполупериодное выпрямление без использования трансформатора с отводом от средней точки.

Схемы мостового выпрямителя

Примечание по сглаживанию конденсатора источника питания:

Мостовые выпрямители

Рекомендации по проектированию мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель с разделенным питанием

уменьшают тепловыделение в камерах безопасности PoE

Почему мобильные зарядные устройства нагреваются?

Импульсный источник питания (SMPS)

Входной выпрямитель и инверторный каскад

Преобразователь напряжения и выходной выпрямитель

Причина нагрева

LT4320 Контроллер идеального диодного моста снижает рассеиваемую мощность и повышает эффективность

Выбор MOSFET

Прочие соображения

Apple не произвела революцию в блоках питания; новых транзисторов сделал

Некоторые сведения об источниках питания

История импульсных источников питания до 1977 года

Apple II и его блок питания

Блоки питания post-Apple

Известные конструкторы импульсных источников питания

Заключение

Примечания и ссылки

– Основы схемотехники

Разбор линейного блока питания

Некоторые примеры небольших линейных блоков питания своими руками

Мостовой выпрямитель, 100 А, 1600 В, серия MDQ, однофазный, полноволновой, 100 А, электронный кремниевый диод, 1000 В,

Мостовой выпрямитель 100 А, 1600 В Серия MDQ, однофазный, полноволновой, 100 А, 1000 В, Электронный кремниевый диод,

Мостовой выпрямитель 100 А 1600 В Серия MDQ Однофазный полноволновой 100 А Электронный кремниевый диод на 1000 В

Мостовой выпрямитель 100A 1600V Серия MDQ Однофазный Full Wave 100Amp Электронный кремниевый диод на 1000 В

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ