Блок питания преобразующий напряжение: Блоки питания, преобразователи напряжения, инверторы и зарядные устройства

БЛОКИ ПИТАНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Для работы бытовой и промышленной техники, от компьютеров и холодильников до станков и автоматизированных узлов сборки, необходима электрическая энергия с подходящими параметрами: напряжением, частотой и силой тока.

Чтобы обеспечить нормальное функционирование — или хотя бы правильное отключение — приборов при выходе из строя сети, к которой они подключены, используются источники вторичного электропитания, или блоки питания. Как они устроены и каких видов бывают, будет рассказано ниже.

НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ

Блок питания постоянного тока — это прибор, преобразующий исходные параметры электросети в требуемые для работы подключённых к ней технически сложных устройств. Чаще всего речь идёт о снижении и выпрямлении напряжения — именно оно имеет критическое значение для сохранности оборудования.

Второе назначение блоков питания — обеспечения работы устройств при временном отключении основной сети. Такое оборудование исполняет одновременно функции трансформатора и аккумулятора и при возобновлении электрического питания автоматически подзаряжается от сети.

Наконец, трансформаторные блоки питания могут использоваться и для соединения двух цепей в «опасных» точках — например, в местах с повышенной влажностью, наличием в воздухе проводящих или химически активных частиц и так далее.

Устройство в этом случае необязательно должно быть понижающим — часто коэффициент преобразования равен единице: и на входе, и на выходе вольтметр сохраняется среднее значение в 220 вольт.

Обычно один прибор выполняет сразу несколько функций: это и трансформатор, и аккумулятор, и изолированный «посредник»; чтобы дать пользователю возможность проверять и регулировать выходные параметры электричества, производителя снабжают устройства индикаторами напряжения, силы тока и (или) мощности, тумблерами и плавными переключателями.

Универсального сетевого блока питания не существует: такое устройство было бы крайне сложным в исполнении и ремонте, а кроме того, отличалось бы большой массой и высокой стоимостью.

РАЗНОВИДНОСТИ ПРИБОРОВ

Основные виды блоков питания:

• линейные;
• импульсные.

В состав устройств первого типа непременно входят трансформатор, конвертирующий исходное напряжение в более низкое, и выпрямитель, преобразующий переменный ток стандартной частоты (в России — около 50 герц) в постоянный, требуемый для работы бытовой или промышленной техники.

Дополнительными составляющими являются фильтр, предназначенный для нивелирования всплесков и провалов напряжения, стабилизатор, высокочастотный фильтр и защита от коротких замыканий.

Все эти компоненты позволяют получить на выходе идеально ровный сигнал, что особенно важно для чувствительных электроприборов: чем «чище» подаваемый на них ток, тем дольше они могут прослужить.

Плюсы линейных приборов:

• простота устройства и ремонта;
• повышенная надёжность;
• минимальный, вплоть до нулевого, процент помех и колебаний в выходном сигнале;
• доступность — трансформаторные устройства стоят сравнительно недорого.

Минусы линейных преобразователей:

• габаритность — занимают как минимум в два раза больше места, чем импульсные;
• массивность — характеристики используемых составляющих не позволяют сделать трансформаторные блоки лёгкими;
• невысокий КПД — потери энергии в сети с подключённым устройством составляют не менее 15%.

В импульсных, или инверторных блоках питания происходят более сложные преобразования: сначала переменный ток преобразуется в постоянный, а затем формируются импульсы высокой частоты, подаваемые, через малогабаритный высокочастотный трансформатор, на выпрямитель и фильтр ВЧ, затем выход.

Таким образом, устройства гарантируют более качественный переменный ток с отсутствием недопустимых перепадов, а преобразование его в постоянный осуществляется уже в «принимающих» приборах.

Основными элементами импульсных приборов являются:

• малогабаритные первичные преобразователи переменного напряжения в постоянное;
• стабилизаторы, работающие по принципу отрицательной обратной связи и гарантирующие «ровный» результирующий сигнал;
• низкочастотные фильтры, обеспечивающие отсутствие помех на выходе.

К дополнительным компонентам относятся иные или дублирующие фильтры, защита от короткого замыкания и нулевой нагрузки, а также трансформаторы выходного переменного сигнала в постоянный.

Плюсы импульсных устройств:

• небольшие габариты — такие устройства как минимум в два раза меньше линейных;
• небольшая масса — весят инверторные блоки сравнительно немного;
• высокий КПД — потери при включении оборудования в сеть лежат в диапазоне 2…10%.

Минусы импульсных приборов:

• сложность устройства и ремонта;
• большая, по сравнению с линейными блоками, стоимость;
• высокочастотные помехи, отрицательно сказывающиеся на работе чувствительных приборов.

В настоящее время и линейное, и импульсное оборудование оснащено стабилизаторами, позволяющими получить на выходе ровный, без резких скачков, сигнал. Стабилизированный блок питания продлевает срок службы бытовой и промышленной техники, а также, даже без использования дополнительной защиты, снижает риск короткого замыкания в сети.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ

К основным параметрам блоков питания, линейных или импульсных, относятся:

• мощность;
• выходное напряжение;
• сила тока на выходе;
• коэффициент полезного действия;
• наличие дополнительных опций;
• габариты и масса;
• стоимость.

Мощность.

Мощность измеряется в ваттах или, по сохранившейся традиции, в вольт-амперах. Максимальное значение, которое может выдать устройство на выходе, обязательно указывается в его характеристиках; в идеале оно должно на 15–30% превышать суммарную потребляемую мощность всех подключённых к сети через блок питания приборов.

Например, если для работы первого изделия требуется 15 Вт, второго — 6 Вт, а третьего — 9 Вт, мощность стабилизированного блока питания должна составлять: (15 + 6 + 9)×(1,15…1,30), то есть от 34,5 до 39 ватт. Устройства, выдающие большие значения, использовать можно; меньшие — нет.

Кроме того, нужно принимать во внимание требования электротехнических изделий к пусковой мощности.

У холодильников, насосов и ряда других устройств она может превышать постоянную более чем в пять раз, что необходимо закладывать в расчёты.

Если для запуска первого из перечисленных в примере выше приборов требуется мощность, в три раза превышающая потребляемую в ходе функционирования, расчёты будут выглядеть следующим образом: (15×3 + 6 + 9)×(1,15…1,30), то есть требуемая мощность оборудования должна составлять от 69 до 78 ватт.

Устройство, выдающее только номинальные 60 Вт, может оказаться недостаточно эффективным — или владельцу придётся на время пуска отключать другие два электроприбора.

Выходное напряжение.

Поскольку значение напряжения на входе не зависит от воли пользователя и в бытовой сети составляет приблизительно 220 В, с существенными колебаниями в меньшую или большую сторону, значение имеет лишь выходной параметр. Он может быть единственным (например, 12 В) или переключаемым — от 6 до 20 вольт или в любом другом предусмотренном производителем диапазоне.

В отличие от мощности, подбирать выходное напряжение нужно по ближайшему значению, не обязательно в большую сторону. Если для функционирования техники нужно 12,3 В, а в наличии имеются устройства с показателями 12 и 16 вольт, отдать предпочтение следует первому.

Хотя не все приборы требуют стабилизации напряжения, выбирать нужно устройства с этой функцией; они универсальны и подходят для любой техники, в то время как использование блока без стабилизатора может привести к выходу дорогостоящего оборудования из строя.

Выходная сила тока.

Этот параметр прямо связан с мощностью и напряжением, а потому зачастую не указывается. При подборе оборудования по силе тока нужно, как и в случае с мощностью, просуммировать потребляемые подключённой аппаратурой значения и прибавить к результату 15–30%

Например, если для работы первого прибора требуется 2 А, второго — 0,5 А, а третьего — 6 А, блок питания должен выдавать как минимум: (2 + 0,5 + 6)×(1,15…1,30), то есть от 9,8 до 11,1 ампера. По аналогии с ранее приведёнными расчётами нужно учитывать и пусковые значения, часто превышающие рабочие.

С целью упростить подбор оборудования можно руководствоваться эмпирическим правилом: если требуемое значение силы тока менее 5 А, нужно выбирать трансформаторный блок; если более — импульсный.

Коэффициент полезного действия.

Тут всё просто: чем выше КПД, тем эффективнее прибор и тем меньше потери электроэнергии в сети. Высокая стоимость блоков питания с КПД 95…98% со временем окупится экономией на потребляемом токе — а значит, приобретение устройства с максимальным параметром имеет смысл.

Дополнительная защита.

Наличие в устройстве блока защиты от перегрузок, полной разрядки, короткого замыкания, перегревания в ходе работы, резких скачков напряжения и повышения силы тока увеличивает стоимость изделия, зато даёт владельцу почти стопроцентную гарантию безопасности.

В одном блоке питания не обязательно должны присутствовать все компоненты; к обязательным можно отнести защиту от перегрузок, короткого замыкания (для инверторных и трансформаторных устройств) и перегревания (для линейных).

При выборе устройства следует обращать внимание на наличие регуляторов выходных параметров (плавных или ступенчатых), индикаторов, показывающих входных и выходные параметры тока (шкальных или цифровых), а также работу от сети или в автономном режиме (светодиодных), и возможности ручного разрыва сигнала (обычно реализуется в виде тумблера).

Чем больше информации сможет владелец получить о состоянии блока питания, тем безопаснее будет его работа и тем меньше риск преждевременного выхода из строя, «вылета» сети или короткого замыкания с последующим возгоранием.

Габариты и масса.

Здесь, как и в случае с КПД, всё прозрачно: чем компактнее и легче блок питания, тем он удобнее в эксплуатации — но, как правило, тем больше за него придётся заплатить.

Указанные параметры не являются краеугольными: если условиями работы являются большая мощность и высокий КПД, устройство просто не может быть слишком маленьким, тем более если подразумевается наличие в нём дополнительных функций.

Стоимость.

Наиболее дорогими и качественными в отношении выходного сигнала являются промышленные блоки питания; но если пользователю необходимо обеспечить работу компьютера, телевизора и видеопроигрывателя, никакой необходимости в излишних тратах нет. Достаточно найти подходящий по перечисленным выше параметрам прибор — и, сравнив цены, выбрать идеальную модель.

  *  *  *

© 2014-2020 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Революция в схемах компьютерных блоков питания полувековой давности / Хабр

Полвека назад улучшенные транзисторы и импульсные стабилизаторы напряжения произвели революцию в схемах компьютерных блоков питания. Получила преимущества, к примеру, компания Apple – хотя не она запустила эту революцию, несмотря на заявления Стива Джобса.

Без Intel внутри: на рентгене видны компоненты импульсного блока питания, использованного в оригинальном микрокомпьютере Apple II, вышедшем в 1977 году

Компьютерным блокам питания не уделяется должного внимания.

Как энтузиаст технологий, вы наверняка знаете, какой у вашего компьютера микропроцессор и сколько у него физической памяти, однако есть вероятность, что вам ничего не известно о его блоке питания. Не тушуйтесь – даже производители разрабатывают БП в последнюю очередь.

А жаль, поскольку на создание БП для персональных компьютеров ушло довольно много сил, и это было серьёзное улучшение по сравнению с теми схемами, что питали другую потребительскую электронику вплоть до конца 1970-х. Этот прорыв стал возможен благодаря огромным скачкам в полупроводниковой технологии, сделанным полвека назад, в частности, улучшениям в импульсных стабилизаторах напряжения и инновациям в интегральных схемах. Но при этом данная революция прошла мимо внимания общественности, и даже неизвестна многим людям, знакомым с историей микрокомпьютеров.

В мире БП не обошлось без выдающихся чемпионов, включая и личность, упоминание которой может вас удивить: Стива Джобса. Согласно его авторизованному биографу, Уолтеру Айзексону, Джобс очень серьёзно относился к БП передового персонального компьютера Apple II и его разработчику, Роду Холту. Джобс, как утверждает Айзексон, заявлял следующее:

Вместо обычного линейного БП, Холт создал такой, который использовался в осциллографах. Он включал и выключал энергию не 60 раз в секунду, а тысячи раз; это позволяло ему сохранять энергию на гораздо меньших промежутках времени, в результате чего он испускал гораздо меньше тепла. «Этот импульсный БП был таким же революционным, как логическая плата Apple II, — сказал позже Джобс. – Рода не часто хвалят за это в книжках по истории, а должны были бы. Сегодня все компьютеры используют ИБП, и все они скопированы со схемы Рода Холта».

Это серьёзное заявление показалось мне не слишком достоверным, и я провёл своё расследование. Я обнаружил, что, хотя ИБП и были революционными, эта революция произошла в конце 1960-х и середине 1970-х, когда ИБП приняли эстафету у простых, но неэффективных линейных БП. Apple II, появившийся в 1977, получил преимущества этой революции, но не вызывал её.

Исправление джобсовской версии событий – не какая-то мелочь из инженерной области. Сегодня ИБП представляют собой повсеместный оплот всего, мы используем их ежедневно для зарядка наших смартфонов, планшетов, ноутбуков, камер и даже некоторых автомобилей. Они питают часы, радио, домашние аудиоусилители, и другую мелкую бытовую технику. Спровоцировавшие эту революцию инженеры заслуживают признания своих заслуг. Да и вообще, это весьма интересная история.

БП в настольных компьютерах, таких, как Apple II, преобразует переменный линейный ток в постоянный ток, и выдаёт очень стабильное напряжение для питания системы. БП можно сконструировать множеством разных способов, но чаще всего встречаются линейные и импульсные схемы.

Со всеми бородавками

В прошлом небольшие электронные устройства обычно использовали громоздкие БП-трансформаторы, получившие уничижительное прозвище «стенные бородавки». В начале XXI века технологические улучшения позволили начать практическое применение компактных импульсных источников питания малой энергии для питания небольших устройств. С падением стоимости импульсных AC/DC адаптеров они быстро заменили собой громоздкие БП у большинства домашних устройств.

Apple превратила зарядник в хитроумное устройство, представила прилизанную зарядку для iPod в 2001 году, внутри которой был компактный обратноходовой преобразователь под управлением интегральных схем (слева на картинке). Вскоре получили широкое распространение USB-зарядки, а ультракомпактный зарядник в виде дюймового куба от Apple, появившись в 2008, стал культовым (справа).

Самые модные зарядники высокого уровня подобного типа сегодня используют полупроводники на основе нитрида галлия, способные переключаться быстрее кремниевых транзисторов, и потому более эффективные. Развивая технологии в другом направлении, сегодня производители предлагают USB-зарядки уже по цене меньше доллара, хотя и экономя при этом на качестве питания и системах безопасности.

* * *

Типичный линейный БП использует громоздкий трансформатор для преобразования высоковольтного AC в розетке в низковольтный AC, который затем превращается в низковольтный DC при помощи диодов, обычно четырёх штук, подключенных в классическую схему диодного моста. Для сглаживания выходного напряжения диодного моста применяются крупные электролитические конденсаторы. Компьютерные БП используют схему под названием линейный стабилизатор, уменьшающую напряжение DC до нужного уровня и удерживающую его на этом уровне даже при изменениях в нагрузке.

Линейные БП тривиальны в проектировании и создании. Они используют дешёвые низковольтные полупроводниковые компоненты. Однако у них есть два больших минуса. Один – необходимость в использовании крупных конденсаторов и громоздких трансформаторов, которые никак нельзя запихнуть в нечто столь маленькоё, лёгкое и удобное, как зарядники, которые мы все используем для наших смартфонов и планшетов. Другой – схема линейного стабилизатора, основанная на транзисторах, превращает излишнее напряжение DC – всё, что выше необходимого уровня – в паразитное тепло. Поэтому такие БП обычно теряют более половины потребляемой энергии. И им часто требуются крупные металлические радиаторы или вентиляторы, чтобы избавляться от этого тепла.

ИБП работает на другом принципе: линейный вход AV превращается в высоковольтный DC, который включается и выключается десятки тысяч раз в секунду. Высокие частоты позволяют использовать гораздо более мелкие и лёгкие трансформаторы и конденсаторы. Особая схема точно управляет переключениями для контроля выходного напряжения. Поскольку таким БП не нужны линейные стабилизаторы, они теряют очень мало энергии: обычно их эффективность достигает 80-90%, и в итоге они гораздо меньше греются.

Однако ИБП обычно гораздо более сложные, чем линейные, и их сложнее проектировать. Кроме того, они выдвигают больше требований к компонентам, и нуждаются в высоковольтных транзисторах, способных эффективно включаться и выключаться с высокой частотой.

Должен упомянуть, что некоторые компьютеры использовали БП, не являвшиеся ни линейными, ни импульсными. Одной грубой, но эффективной техникой было запитать мотор от розетки и использовать его для раскрутки генератора, выдававшего необходимое напряжение. Мотор-генераторы использовались несколько десятилетий, по меньшей мере, с момента появления машин от IBM с перфокартами в 1930-х и до 1970-х, питая, среди прочего, суперкомпьютеры Cray.

Ещё один вариант, популярный с 1950-х и вплоть до 1980-х, использовал феррорезонансные трансформаторы – особый тип трансформаторов, дающих на выходе постоянное напряжение. Также в 1950-х для регулирования напряжения ламповых компьютеров использовался дроссель насыщения, контролируемая катушка индуктивности. В некоторых современных БП для ПК он вновь появился под именем «магнитного усилителя», давая дополнительное регулирование. Но в итоге все эти старые подходы уступили место ИБП.

Принципы, лежащие в основе ИБП, известны инженерам-электрикам с 1930-х, однако эта технология редко использовалась в эру электронных ламп. В то время в некоторых БП использовались специальные ртутные лампы, тиратроны, и их можно считать примитивными, низкочастотными импульсными стабилизаторами. Среди них — REC-30, питавшая телетайп в 1940-х, а также блок питания компьютера IBM 704 от 1954 года. Но с появлением в 1950-х силовых транзисторов ИБП начали быстро улучшаться. Pioneer Magnetics начала производить ИБП в 1958. General Electric выпустила ранний проект транзисторного ИБП в 1959.

В 1960-е НАСА и аэрокосмическая индустрия стала основной движущей силой в развитии ИБП, поскольку для аэрокосмических нужд преимущества малого размера и высокой эффективности имели приоритет перед большой стоимостью. К примеру, в 1962-м спутник Telstar (первый спутник, начавший передачу телевидения) и ракета «Минитмен» использовали ИБП. Годы шли, цены пали, и ИБП начали встраивать в потребительскую технику. К примеру, в 1966 Tektronix использовала ИБП в портативном осциллографе, что позволяло ему работать как от розетки, так и от батареек.

Тенденция ускорялась по мере того, как производители начали продавать ИБП другим компаниям. В 1967 RO Associates представила первый ИБП на 20 КГц, который назвала первым коммерчески успешным примером ИБП. Nippon Electronic Memory Industry Co. начала разработку стандартизованных ИБП в Японии в 1970. К 1972 году большинство производителей БП продавали ИБП или готовились к их выпуску.

Примерно в это время индустрия компьютеров начала использовать ИБП. Среди ранних примеров – микрокомпьютер PDP-11/20 от Digital Equipment 1969 года, и микрокомпьютер 2100A от Hewlett-Packard 1971 года. В публикации 1971 года заявлялось, что среди компаний, использующих ИБП, отметились все главные игроки рынка: IBM, Honeywell, Univac, DEC, Burroughs и RCA. В 1974 в списке микрокомпьютеров, использующих ИБП, отметились Nova 2/4 от Data General, 960B от Texas Instruments и системы от Interdata. В 1975 ИБП использовались в терминале HP2640A, похожем на пишущую машинку Selectric Composer от IBM, и в портативном компьютере IBM 5100. К 1976 году Data General использовала ИБП в половине своих систем, а HP – в мелких системах типа 9825A Desktop Computer и 9815A Calculator. ИБП начали появляться и в домашних устройствах, например, в некоторых цветных телевизорах к 1973 году.

ИБП часто освещались в электронных журналах той эпохи, как в виде рекламы, так и в статьях. Ещё в 1964 году Electronic Design рекомендовал использовать ИБП из-за более высокой эффективности. На обложке от октября 1971 года журнала Electronics World красовался ИБП на 500 Вт, а название статьи гласило: «Блок питания с импульсным стабилизатором». Computer Design в 1972 детально описывал ИБП и постепенный захват ими компьютерного рынка, хотя упомянул и о скептицизме некоторых компаний. На обложке Electronic Design 1976 года было написано «Переключаться внезапно стало легче», и описывалась новая интегральная схема управления ИБП. В журнале Electronics была длинная статья на эту тему; в Powertec были двухстраничные рекламные материалы о преимуществах ИБП со слоганом «The big switch is to switchers» [большие изменения для переключателей]; Byte объявлял о выпуске ИБП для микрокомпьютеров компанией Boschert.

Роберт Бошерт, уволившийся с работы и начавший собирать БП у себя на кухне в 1970-м, был ключевым разработчиком этой технологии. Он концентрировался на упрощении схем, чтобы сделать импульсные БП конкурентными по цене с линейными, и к 1974 году уже выпускал недорогие БП для принтеров в промышленных количествах, а потом в 1976 выпустил и недорогие ИБП на 80 Вт. К 1977 Boschert Inc. выросла до компании из 650 человек. Она делала БП для спутников и истребителя Grumman F-14, а позже – компьютерные БП для HP и Sun.

Появление недорогих высоковольтных высокочастотных транзисторов в конце 1960-х и начале 1970-х, выпускаемых такими компаниями, как Solid State Products Inc. (SSPI), Siemens Edison Swan (SES) и Motorola, помогло вывести ИБП в мейнстрим. Более высокие частоты переключения повышали эффективность, поскольку тепло в таких транзисторах рассеивалось в основном в момент переключения между состояниями, и чем быстрее устройство могло совершать этот переход, тем меньше энергии оно тратило.

Частоты транзисторов в то время увеличивались скачкообразно. Транзисторная технология развивалась так быстро, что редакторы Electronics World в 1971 могли заявлять, что БП на 500 Вт, представленный на обложке журнала, невозможно было произвести всего на 18 месяцев ранее.

Ещё один заметный прорыв случился в 1976, когда Роберт Маммано, сооснователь Silicon General Semiconductors, представил первую интегральную схему для контроля ИБП, разработанную для электронного телетайпа. Его контроллер SG1524 кардинально упростил разработку БП и уменьшил их стоимость, что вызвало всплеск продаж.

К 1974 году, плюс-минус пару лет, каждому человеку, хотя бы примерно представлявшему себе состояние индустрии электроники, было ясно, что происходит реальная революция в конструкциях БП.

Лидеры и последователи: Стив Джобс демонстрирует персональный компьютер Apple II в 1981 году. Впервые представленный в 1977, Apple II выиграл от промышленного сдвига от громоздких линейных БП к небольшим и эффективным импульсным. Но Apple II не запустил этот переход, как позже утверждал Джобс.

Персональный компьютер Apple II представили в 1977. Одной из его особенностью был компактный ИБП без вентилятора, дававший 38 Вт мощности и напряжение в 5, 12, –5, и –12 В. Он использовал простую схему Холта, ИБП с топологией обратноходового офлайнового преобразователя. Джобс заявил, что сегодня каждый компьютер копирует революционную схему Холта. Но была ли эта схема революционной в 1977? И скопировал ли её каждый производитель компьютеров?

Нет и нет. Похожие обратноходовые преобразователи в то время уже продавали Boschert и другие компании. Холт получил патенты на парочку особенностей своего БП, но их так и не стали широко использовать. А создание управляющей схемы из дискретных компонентов, как сделали для Apple II, оказалось технологическим тупиком. Будущее ИБП принадлежало специализированным интегральным схемам.

Если и был микрокомпьютер, оказавший долгосрочное влияние на проектирование БП, это был IBM Personal Computer, запущенный в 1981. К тому времени, всего через четыре года после выхода Apple II, технология БП серьёзно изменилась. И хотя оба этих ПК использовали ИБП с топологией обратноходового офлайнового преобразователя и несколькими выходами, это и всё, что между ними было общего. Контуры питания, управления, обратной связи и стабилизации были разными. И хотя БП для IBM PC использовал контроллер на интегральной схеме, в нём было почти в два раза больше компонентов, чем в БП от Apple II. Дополнительные компоненты давали дополнительную стабилизацию выходного напряжения и сигнал «качественное питание», когда все четыре напряжения были верными.

В 1984 году IBM выпустила значительно обновлённую версию ПК, под названием IBM Personal Computer AT. Его БП использовал множество новых схем, полностью отказавшись от обратноходовой топологии. Он быстро стал стандартом де факто и оставался таковым до 1995 года, когда Intel представила форм-фактор ATX, который, как и другие вещи, определившие БП ATX, по сей день остаётся стандартом.

Но, несмотря на появление стандарта ATX, компьютерные системы питания стали сложнее в 1995 году, когда появился Pentium Pro – микропроцессор, требовавший меньшего напряжения и больших токов, чем БП ATX мог дать напрямую. Для такого питания Intel представил модуль регулирования напряжения (VRM) – импульсный преобразователь DC-DC, устанавливаемый рядом с процессором. Он уменьшал 5 В от БП до 3 В, используемых процессором. В графических картах многих компьютеров тоже есть VRM, питающий установленные в них высокоскоростные графические чипы.

Сегодня быстрому процессору от VRM может требоваться целых 130 Вт – что гораздо больше, чем полватта мощности, которые использовал процессор Apple II, 6502. Современный процессор в одиночку может использовать в три раза больше мощности, чем целый компьютер Apple II.

Растущее потребление энергии компьютерами стало причиной беспокойства, связанной с окружающей средой, в результате чего появились инициативы и законы, требующие более эффективных БП. В США правительственный сертификат Energy Star и промышленный 80 Plus требуют от производителей выдавать более «зелёные» БП. Им удаётся это сделать при помощи различных технологий: более эффективного энергопотребления в режиме ожидания, более эффективных стартовых схем, резонансных схем, уменьшающих потери питания в импульсных транзисторах, схемы типа active clamp, заменяющие импульсные диоды более эффективными транзисторами. Улучшения в технологиях силовых транзисторов MOSFET и высоковольтных кремниевых выпрямителей, произошедшие в последние десять лет, также послужили увеличению эффективности.

Технология ИБП продолжает развиваться и другими путями. Сегодня, вместо аналоговых схем, многие поставщики используют цифровые чипы и программные алгоритмы, контролирующие выход. Разработка контроллера БП стала как вопросом проектирования железа, так и вопросом программирования. Цифровое управление питанием позволяет поставщикам общаться с остальной системой с большей эффективностью и вести логи. И хотя эти цифровые технологии по большей части используются в серверах, они начинают влиять на разработку настольных ПК.

Сложно увязать всю эту историю с мнением Джобса о том, что Холт должен быть известен шире, или что «Рода не часто хвалят за это в книжках по истории, а должны были бы». Даже самые лучшие разработчики БП не становятся известными за пределами крохотного сообщества. В 2009 году редакторы Electronic Design пригласили Бошерта в свой «Инженерный зал славы». Роберт Маммано получил награду «достижения всей жизни» в 2005 году от редакторов Power Electronics Technology. Руди Севернс получил другую такую награду в 2008 году за инновации в ИБП. Но никто из этих светил в области проектирования БП даже не отмечен в Википедии.

Часто повторяемое мнение Джобса о том, что Холта незаслуженно не заметили, привело к тому, что работу Холта описывают в десятках популярных статей и книжек про Apple, от «Реванша нердов» Пола Киотти, появившейся в журнале California в 1982, до биографии Джобса, бестселлера за авторством Айзексона, вышедшего в 2011. Так что весьма иронично, что, хотя его работа над Apple II вовсе не была революционной, Род Холт, вероятно, стал самым известным разработчиком БП всех времён.

Блок питания своими руками — как сделать компактный и простой блок

Блоки питания постоянного тока нужны не только радиолюбителям. Они имеют очень широкую сферу применения, и поэтому ими в той или иной степени пользуется большинство домашних мастеров. В этой статье описаны основные типы преобразователей напряжения, их характерные отличия и области применения и то, как сделать простой блок питания своими руками.

Самостоятельное изготовление позволит получить экономию немалых денежных средств. Разобравшись с устройством и принципом работы можно легко выполнить ремонт этого устройства.

Краткое содержимое статьи:

Области применения

Эти устройства имеют очень широкую сферу применения. Давайте рассмотрим основные способы использования. Для экономии ресурса аккумуляторных батарей к самодельным блокам питания подключают низковольтный электроинструмент.   Такие приборы используются для подключения светодиодных осветительных приборов, установке освещения в помещениях с высокой влажностью и опасностью поражения электрическим током и для многих других целей, не имеющих прямого отношения к радиоэлектронике.

Классификация устройств

Большинство блоков питания преобразуют сетевое переменное напряжение величиной 220 вольт в постоянное напряжение заданной величины. При этом устройства характеризуется большим перечнем рабочих параметров, которые необходимо учитывать при покупке или конструировании.

Основными рабочими параметрами является выходной ток, напряжение и возможность стабилизации и регулировки выходного напряжения. Все эти преобразователи по способу преобразования классифицируются на две большие группы: аналоговые и импульсные приборы. Эти группы блоков питания имеют сильные отличия и легко различаются по фото с первого взгляда.

Ранее выпускались только аналоговые приборы. В них преобразование напряжения осуществляется с помощью трансформатора. Собрать такой источник не составляет труда. Его схема достаточна проста. Он состоит из понижающего трансформатора, диодного моста и стабилизирующего конденсатора.

Диоды преобразуют переменное напряжение в постоянное напряжение. Конденсатор дополнительно его сглаживает. Недостатком таких приборов являются большие габариты и масса.

Трансформатор мощностью 250 Ватт обладает массой несколько килограмм. Кроме того на выходе таких устройств напряжение может меняться от внешних факторов. Поэтому для стабилизации выходных параметров в таких аппаратах в электронную схему добавляются специальные элементы.

С использованием трансформаторов изготавливаются блоки питания повышенной мощности. Такие приборы целесообразно использовать для зарядки автомобильных аккумуляторов или для подключения электрических дрелей для экономии ресурса литиевых аккумуляторов.

Преимуществом такого устройства является гальваническая развязка между двумя обмотками (за исключением автотрансформаторов). Первичная обмотка, подключенная в сеть высокого напряжения, не имеет физического контакта с вторичной обмоткой. На ней генерируется пониженное напряжение.

Передача энергии осуществляется с помощью магнитного поля переменного тока в металлическом сердечнике трансформатора. При наличии минимальных знаний в радиоэлектронике своими руками легче собрать классический регулируемый блок питания с использованием трансформатора.

С развитием электронной техники стало возможным выпускать более дешевые полупроводниковые преобразователи напряжения. Они очень компактны, мало весят и обладают очень низкой ценой. Благодаря этому они стали лидерами рынка. В любой квартире используются несколько разных блоков питания.

К сожалению, в большинстве современных приборов отсутствует гальваническая развязка с питающей сетью. Из-за этого довольно часто гибнут люди, которые при зарядке сотового телефона или другой техники пользуются прибором и одновременно принимают ванну или умываются.

При соблюдении техники безопасности человеку ничего не грозит. Эти приборы обладают достаточно низкой стоимостью и при их поломке зачастую их не пытаются отремонтировать, а приобретают новое устройство. Тем не менее если разобраться со схемами и принципами работы импульсных блоков питания, то легко можно будет, как отремонтировать такой блок питания, так и собрать новый прибор.

Импульсные блоки питания

Давайте разберемся с устройством и принципом работы импульсных источников питания. В таких приборах на входе переменное сетевое напряжение преобразуется в высокочастотное напряжение. Для трансформации токов высокой частоты требуются не большие трансформаторы, а миниатюрные электромагнитные катушки. Поэтому такие преобразователи легко умещаются в маленьких корпусах. Например, они легко размещаются в пластиковом патроне энергосберегающей лампы.

Компоновка такого блока питания в приборе небольшого размера не вызывает никаких проблем. Для надежной работы необходимо предусмотреть возможность охлаждения на специальных металлических радиаторах нагревающихся элементов электронной схемы. Преобразованное напряжение выпрямляется с помощью быстродействующих диодов и сглаживается на выходном фильтре.

Недостатком таких приборов является неизбежное наличие высокочастотных помех на выходе преобразователя, несмотря даже на наличие специальных фильтров. Кроме того, в импульсных приборах используются специальные схемы стабилизации выходного напряжения.

Импульсный блок питания можно приобрести в виде отдельного блока, готового к монтажу в приборе. Также это устройство можно собрать самостоятельно, воспользовавшись широко распространенными схемами и инструкциями по сборке блоков питания.

При этом следует учесть, что самостоятельная сборка может обойтись дороже покупного изделия, приобретенного в интернете на азиатском рынке. Это может быть вызвано тем, что радиоэлектронные компоненты продаются с большей наценкой, чем наценка производителя в Китае на сборку изделия и его доставку. В любом случае, разобравшись с устройством таких приборов, можно будет не только собрать такой прибор самостоятельно, но и при необходимости отремонтировать. Такие навыки будут очень полезными.

При желании сэкономить, можно воспользоваться импульсными блоками питания от персональных компьютеров. Зачастую в вышедшем из строя персональном компьютере находится исправный блок. Они требуют минимальной доработки перед использованием.

Такие блоки питания имеют защиту от холостого хода. Они должны всё время находиться под нагрузкой. Поэтому для того, что бы избежать отключения в нагрузку включают постоянное сопротивление. Такие модернизированные блоки применяют в первую очередь для питания бытового электроинструмента.

Фото блоков питания своими руками

принцип действия и критерии выбора

Если для работы компьютера эксплуатируется некачественный блок питания

Главные функции блока питания

Непосредственная задача компьютерного блока — правильно преобразовывать приходящий переменный ток 220 Вольт в три разных постоянных напряжения. Это поможет существенно снизить нагрузку на материнскую плату, а также её отдельные комплектующие. Кроме того, устройство способно стабилизировать периодические скачки нагрузки на видеокарту, а без него деталь запросто выйдет из строя.

Качественное приспособление способно наладить стабильность работы, поддерживая всегда одинаковое напряжение. В блоке питания установлен мощный вентилятор, который способствует оперативному охлаждению воздуха в камере системного блока ПК. От показателей питающего приспособления зависит, сможет ли компьютер справится с нагрузкой, которая зачастую оказывается на операционную систему вследствие загрузки всех деталей.

Внешний вид и размеры прибора никак не влияют на его работоспособность.

Устройство и принцип действия

Ваш компьютер тоже подключается напрямую к электросети? Зачастую это именно так, соответственно, устройство подвергается риску перегорания. Чтобы снизить эту вероятность до минимума целесообразно покупать качественный блок питания. Но для понимания главных целей этого механизма, целесообразно изучить его составляющие.

1. Входной фильтр. Это механизм, принимающий ток электрической сети с показателем 220 В и преобразующий его в оптимальный для операционной системы. На данном этапе происходит снижение пульсаций и устранение приходящих помех.
2. Импульсный трансформатор способствует разделению большой силы переменного тока на несколько небольших постоянных. Именно за счёт этого комплектующего напряжение 220 В снижается в разы.
3. Инвертор напряжения повышает сетевую частотность с 50 Гц до сотен кГц, что позволяет сохранить мощность и размер установки.
4. Дежурный трансформатор и контроллер, который управляет способностью блока питания запускаться автоматически при каждом включении компьютера.
5. Выпрямитель сигнала переменного тока предназначен для сглаживания пульсации.
6. Групповой стабилизатор. Такой механизм присутствует не во всех моделях БП (блоков питания), а только в более дорогих.
7. Сигнальные узлы запускают схему, контролирующую и пропускающую напряжение к материнской плате системного блока.
8. Встроенный вентилятор, диаметром 120 мм. Он способствует активному охлаждению всего блока.

Более подробное расположение деталей в компьютерном запитывающем устройстве смотрите на схеме в инструкции к приспособлению.

Модели, которые предусматривают возможность отключения жгутов от неработающих устройств, считаются одними из престижнейших среди аналогов. В эру флеш-накопителей практически никто не пользуется DWD-ромом, поэтому его разрешено отключить от питания.

Разновидности блоков питания для компьютера

Практически каждый системный блок питания для ПК отличается своими конструктивными особенностями друг от друга. На данном этапе целесообразно выделить несколько видов и рассмотреть особенности их функционирования.

• модульные механизмы — это устройства, которые дают возможность не запитывать детали системного блока, если они не используются;
• механизмы с пассивным охлаждением. Такие устройства не имеют встроенного вентилятора, однако неплохо справляются со своими задачами. Данные варианты отличаются работой с низким уровнем шума;
• полупассивные механизмы. Такие предусматривают наличие мощного и габаритного охлаждающего вентилятора, в дополнение к которому идёт управляющий контроллер.

Давайте разберёмся в некоторых технологических особенностях существующих механизмов. В производстве электропитающих блоков присутствует понятие форм-фактор. Это означает то, что некоторые детали механизма взаимозаменяемы. В случае если они выйдут из строя, можно использовать аналогичные, например, от другой модели.

Качественные и дорогостоящие модели блоков питания не создают лишнего шума и треска.

В декабре прошедшего года торговая марка Intel выпустила новую версию материнской платы, которая относится к семейству microATX. Для таких системных деталей предусматривается и индивидуально изготовленный блок питания типа Small Form Factor.

Критерии выбора блока питания для компьютера

Перед покупкой стоит подумать, какой из БП для ПК лучше приобрести, ведь некачественное устройство с поломкой конкретных деталей может «потянуть» за собой подключенные комплектующие самого системного блока. Это может стать причиной возгорания и, как следствие, выхода компьютера из строя. Поэтому давайте обратим внимание на это, чтобы не столкнуться с похожей проблемой.

Выбирайте модель блока питания с качественным корпусом и надёжными крепежами.

Учитывайте мощность и форм-фактор

В первую очередь пользователь без опыта должен обращать внимание на то, какой форм-фактор имеет блок питания. Важно, чтобы он помещался в системный блок ПК. Чтобы это выяснить, стоит отметить несколько разновидностей электропитающих приборов в зависимости от их размера:

• ATX — такой вариант максимально подходит под стандартные системники, соответственно, подходит для использования на домашнем ПК;
• SFX — этот вариант поместится в небольшие системные блоки, которые считаются усовершенствованными и выпускаются в наше время. Зачастую похожие варианты выбираются для детских компьютеров или офисных машин;
• TFX — модель предназначена для дескоптных системников. Они имеют узкие размеры, соответственно, стандартный блок питания к ним не подходит;
• FLEX — предназначена также для нестандартно малогабаритных системных блоков. Обычно в таких корпусах ниша под адаптер заужена, поэтому и устройство питания должно быть соответствующим.

Что можно сказать о мощности? В первую очередь её необходимо определить у системного блока. Для этого рекомендуется изучить обзор каждой комплектующей и узнать соответствующий показатель потребления. Как вариант: зайдите на официальный сайт производителя деталей машины и сложите показатели каждого. Полученная сумма и будет иметь общую мощность, по которой и следует покупать БП.

Требуемую мощность блока питания можно рассчитывать автоматически специальными сервисами.

Существует способ попроще – подойдёт больше для любителей, которые всерьёз никогда не занимались компьютерами. Всё, что вам нужно делать, это определить мощность материнской платы и видеокарты. Как правило, остальные детали потребляют мизерную часть электроэнергии. На основании полученной суммы необходимо покупать блок питания. Тем не менее, стоит выбирать модель, которая имеет некоторый запас мощности, чтобы устройство не находилось постоянно в нагрузке. Рассмотрим, как варьируется этот показатель на современных модификациях БП.

1. Маломощные — от 200 до 400 Вт.
2. Средней мощности — от 400 до 600 Вт.
3. Высокой мощности — от 650 и выше.

Модели блоков питания, которые имеют показатель 650 Вт и более, устанавливают на игровые компьютеры, поэтому для домашнего или рабочего системного блока тратить большие деньги не рационально.

Разъёмы для питания материнской платы и видеокарты

Когда с мощностью закончили и присмотрели подходящий вариант питающего приспособления, важно определить достаточным ли количеством разъёмов обладает блок питания. Стандартно нужны выходы под питание видеокарты и материнской платы. Также адаптер подключается к жёстким дискам и, если есть, дополнительные SATA накопители.

Оседающая пыль на вентиляторе блока питания небезопасна: она может вызвать перегрев блока, а также вывести его из строя.

К примеру, у пользователя имеется многопроцессорный ПК, соответственно, к нему больше подойдёт блок БП с двумя коннекторами 8 pin. Для мощных системников с несколькими видеокартами важно иметь БП с разъёмами 6+2 pin. Для запаса необходимо, чтобы устройство оснащалось, как минимум четырьмя разъёмами для SATA.

К СВЕДЕНИЮ!

Обязательно обращайте внимание на длину провода ATX24 и CPU – их должно хватать до каждой детали. Варианты с показателем длины менее 65 см не всегда подходят. Это ещё зависит от размера самого корпуса системного блока.

Интерфейс подключения внутренних накопителей и периферийных устройств

В качестве дополнения следует сказать о таких разъёмах как SATA – они в новых моделях блоков питания имеют совершенно иной интерфейс и внешний вид провода. Ранее вместо такой комплектации применялся интерфейс IDE, что не всегда было удобно при коммутации различных деталей системника.

SATA — это и есть интерфейс блока питания, который выполнен в виде нового разъёма для подключения.

По внешнему виду разъёмы IDE и SATA существенно отличаются, соответственно, первые имеют некоторые минусы относительно вторых.

1. SATA работает в несколько раз быстрее, чем IDE.
2. Провод IDE намного шире обновленного, поэтому занимает много места и к новым типам винчестеров уже не подходит (если только у вас модель не имеет два типа соединений).
3. Копирование информации или перенос крупных данных выполняется оперативнее на SATA.

Отталкиваясь от предложенных факторов, стоит отметить, что даже для рабочих компьютеров необходимо выбирать модели с интерфейсом разъёмов SATA.

Дополнительные особенности компьютерных блоков питания

Исходя из того, что все действующие детали системы ПК нуждаются в питании, необходимо выяснить его показатель КПД. Определимся для начала, что представляет собой коэффициент полезного действия: это общее количество энергии, которое необходимо для полезной работоспособности компьютера; как правило, её остатки превращаются в тепло.

Все устройства оснащаются специальным сертификатом, на котором указывается данный показатель.

Подключая разъёмы к деталям системного блока, главное не перепутать их, поэтому нужно следить за маркировкой.

Хороший уровень КПД отличается несколькими преимуществами:

• чем лучше показатель КПД, тем эффективнее расходуется электроэнергия независимо от мощности блока питания;
• имеет минимальный показатель нагрева, соответственно, охлаждение и рассеивание тепла происходит быстрее;
• длительный срок службы;
• минимальный уровень шума, так как устройство не работает в полную нагрузку;
• качественное питание для всех комплектующих без существенных погрешностей.

Новые модели устройств имеют встроенный активатор типа Active Power Factor Correction, который распространяется на усовершенствование КПД и правильное питание ПК в целом.

Если в блоке питания установлена подсветка, она никакого результата не даёт, кроме эстетического.

Защитные опции компьютерных блоков питания

Не менее важно иметь надёжный блок питания, а именно такой, который после небольших сбоев в работе продолжит действие в штатном режиме. Чтобы обзавестись таким прибором, вам необходимо убедится в наличии на нём защитных опций. О чём идет речь, смотрим далее.

1. Защита от перепадов напряжения. Это очень полезная функция, главным действующим элементом которой является стабилизатор: он способен уберечь блок питания от сгорания.
2. Защита от электрической перегрузки. Сила тока, передаваемая от сети к блоку питания, имеет превышенную величину, поэтому разветвляется на оптимальное количество Вольт для стабильной работы ПК. При правильно установленной защите происходит её срабатывание, как только сила тока в блоке достигнет 20-25 А.
3. Защита от короткого замыкания. Для этого в БП устанавливается специальная схема SCP, которая уже несколько десятков лет рекомендует себя как качественный и долговечный механизм. База этой схемы — пара транзисторов.
4. Защита от перегрева. Неотъемлемая функция практически каждого блока. ОТР выполняет защитное отключение в тот момент, когда температура платы достигнет предельного значения.
5. Защита по питанию. Опциональный вид защиты OPP или OPL — он реализуется при помощи специально установленного контроллера. Система предназначена для осуществления контроля за приходящим током. В случае, если превышается допустимый порог, блок питания отключает весь системный блок.

Если в БП имеется целый комплекс систем, которые осуществляют свою работу на качественном уровне, то подобные модели прослужат длительное время.

Некоторые блоки оснащены специальным крепежом для фиксации в корпусе ПК.

Как устроена система охлаждения блоков питания

Всего имеется три зоны отвода горячего воздуха. Осуществляется процесс охлаждения тремя вентиляторами, которые размещаются у центрального процессора, видеокарты и на самом блоке питания. Одним из распространенных способов охладить блок питания для ПК является внедрение кулера диаметром 80 мм. После того как блок запускается, вентилятор начинает свою работу и распределяется внутри компьютера, отдавая охлаждённый поток воздуха требовательным зонам. Именно таким образом работают приборы АТХ12Vи СFХ12V.

Если взять, к примеру, модель STX12V, то здесь всё устроено несколько иначе: здесь устанавливаются вентиляторы, не превышающие в диаметре 60 мм. Как правило, это одни из дорогих моделей, которые имеют возможность настраивать скорость движения ротора вентиляторов.

Блоки, которые не оснащены вентилятором, имеют другой тип охлаждения.

Некоторые модели БП регулируют скорость автоматически только с того момента, как на процессор даётся повышенная нагрузка. За счёт наличия терморегулятора скорость вращения кулера начинает варьироваться от 1000 до 3000 об/мин.

Большое значение в охлаждении имеет тип решётки вентилятора. Наиболее актуальной считается изготовленная из проволочной стали с небольшим сечением. Эта конструкция быстрее передает поток воздуха внутрь системного блока.

Лучшие производители блоков питания и популярные модели

Несомненно, лучше отдавать предпочтение известным производителям, которые предлагают взамен достойное качество и хорошую работоспособность. Поэтому редакция Tehno.guru предлагает обратить внимание на несколько моделей ниже.

ACCORD ACC-450-12 450W — блок питания с простым способом установки

Классические модели подходят для большинства компьютеров со стандартными рабочими параметрами.

Подбирая блок питания для домашнего или офисного ПК со стандартными параметрами, следует отметить заявленную модель как одну из лучших, простых, без серьёзных наворотов. Установка имеет один традиционный вентилятор диаметром 120 мм. Соответственно, подойдёт только для системных блоков привычных параметров.

Отзыв о модели ACCORD ACC-450-12 450W

Подробнее на Яндекс.Маркет: https://market.yandex.ru/product—blok-pitaniia-accord-acc-450-12-450w/12367530/reviews?track=tabs

Блок питания ACCORD ACC-450-12 450W

Блок питания Powerman PM-300ATX 300W

Отличный вариант для ненавороченных ПК.

Узкоформатная модель блока питания, предназначенная для таких системников, которые имеют соответствующую нишу для установки. Устройство оснащено стандартной системой охлаждения, однако имеет не очень удобную решётку для отвода воздуха. Тем не менее, отлично справляется с задачами, возложенными на него.

Блок питания Powerman PM-300ATX 300W

Sea Sonic Electronics SSP-650RT 650W — высокомощный агрегат для ПК

Удобная модель с маркировкой под выходы для питания.

Такая система питания подойдёт идеальным образом для игрового компьютера. Устройство способно максимально запитывать графические девайсы. Кроме того, модель блока имеет стандартный внешний вид и оптимально оборудованную решётку для освобождения воздуха от вентилятора.

Отзыв о модели Sea Sonic Electronics SSP-650RT 650W

Подробнее на Яндекс.Маркет: https://market.yandex.ru/product—blok-pitaniia-sea-sonic-electronics-ssp-650rt-650w/9275780/reviews?track=tabs

Sea Sonic Electronics SSP-650RT 650W

AeroCool KCAS PLUS 600W — стандартная высокомощная установка

Отличительные свойства блоков питания заключаются в способности вовремя реагировать на некорректность работы.

Предложенный вариант блока питания для ПК не имеет никаких конструктивных особенностей, так как предназначен для корпуса системного блока обычного размера. Отличается высокой мощностью, соответственно, подойдёт к системе, где работает несколько видеокарт и жёстких дисков.

Отзыв о модели AeroCool KCAS PLUS 600W

Подробнее на Яндекс.Маркет: https://market.yandex.ru/product—blok-pitaniia-aerocool-kcas-plus-600w/43055883/reviews?track=tabs

Блок питания AeroCool KCAS PLUS 600W

Pure Power 11 CM 500W — модульный блок питания

Шнуры предложенного блока питания отличаются качественной обмоткой, поэтому дольше прослужат.

Блок питания в прочном корпусе с правильно изготовленной решёткой. Отличается простотой установки и обновленным интерфейсом для подключения. Данная модель оснащена тремя типами защиты, поэтому её можно считать относительно безопасной.

Отзыв о модели Pure Power 11 CM 500W

Подробнее на Яндекс.Маркет: https://market.yandex.ru/product—blok-pitaniia-be-quiet-pure-power-11-cm-500w/240239475/reviews?track=tabs

Pure Power 11 CM 500W

Уважаемые пользователи, обязательно задавайте вопросы в комментариях, а также консультируйтесь по всем разделам статьи. В ответном письме рассмотрим все моменты, а также дадим ответы на интересующие вопросы.

Импульсная электронная нагрузка. Настройка блоков питания.

3 884

Импульсная электронная нагрузка
для настройки блоков питания постоянного тока.

     Бурыкин Валерий.

      Эта электронная нагрузка предназначена для наладки блоков питания постоянного тока, к которым предъявляются высокие требования по качеству выходного напряжения и тока.

      Удобство управления обеспечивает быструю и комфортную работу при настройке сложных, многоканальных источников питания. Такая нагрузка обладает компактностью и универсальностью.

     ***

     Тому, кто изготавливает или ремонтирует источники питания, требуется в итоге проверить их на работоспособность, т.е. нагрузить на полную мощность, покачать ток нагрузки, покачать напряжение питания у нагруженного источника. Посмотреть, как это влияет на выходное напряжение, на величину пульсаций на выходе источника, настроить порог срабатывания защиты по току. Да и просто подключить источник к нагрузке и погонять его в течении длительного времени.

     В Интернете предлагается много схем различных вариантов нагрузок, при этом каждый автор хвалит свою схему. Но как реально оценить качество этих схем? Каковы их достоинства и недостатки? Что выбрать?

     В этой статье я хочу дать ответы на эти вопросы.

     А заодно предложить и свой вариант, испытанный на практике.

     Любые электронные устройства требуют подключения к ним источников питания.

     Некоторые обходятся простыми батарейками, но большинство требует подключения электронного блока питания, который сам в свою очередь подключается либо к электросети, либо к мощной батарее, либо… Да что перечислять! Разнообразие различных источников электроэнергии очень велико, как мобильных, так и стационарных.

     Но изготовить блок питания недостаточно, необходимо его настроить и проверить на работоспособность в различных режимах. Одна из таких проверок — это проверка работы блока на нагрузку.

     Как правило, при этом проверяются:

     — Работа блока при изменении тока нагрузки от I=0 до Imax.

     — Включение блока под нагрузкой (бывает, не включаются именно под нагрузкой).

     — Влияние изменения тока нагрузки на величину пульсаций.

     — Влияние изменения тока нагрузки на нестабильность выходного напряжения.

     — Настройка схемы защиты от перегруза.

     — Проверка на КЗ (короткое замыкание)

     — Проверка на отсутствие паразитной генерации при качании тока нагрузки и напряжения питания самого блока. Так как электронные источники питания охвачены внутренними обратными связями то одна из этих связей и может стать причиной генерации при определённых условиях.

     — И т.д. и т.п.

     Поэтому для отладки изготовленного (либо ремонтного) блока просто необходима регулируемая нагрузка. И желательно чтобы одна нагрузка могла обеспечить работу с широким диапазоном разнообразных источников питания.

     Конечно, если Вы изготавливаете источник для питания приёмника чтобы слушать шансон, то на всё это можно наплевать.

     Но если от работы Вашего источника зависят жизни людей… То сами понимаете.

     В этой статье я постараюсь рассмотреть плюсы и минусы различных вариантов нагрузок, предлагаемых различными источниками информации (а не напряжения).

     Как правило стенд для отладки AC-DC блока питания собирается по схеме представленной на рис. 1.

Рис. 1

     Р1 — амперметр.

     Р2 — вольтметр.

     Р3 — осциллограф.

     Сразу оговорюсь, речь пойдёт о нагрузках с большой мощностью рассеивания.

     И мне не хочется, чтобы у кого-то возникло мнение, что раз нагрузка импульсная то это что-то очень маленькое.

     Габариты нагрузки, а вернее радиатора, на котором закреплены тепловыделяющие элементы нагрузки, напрямую связаны с мощностью испытуемого источника. Вся энергия, которую вы потребляете от источника, превратится в тепло.

     Для примера: плоский комнатный масляный радиатор 500Вт. Его габариты примерно 500х600мм. Излучающая поверхность 50х60х2 = 6000кв.см. Почти такая же площадь должна быть у радиатора нагрузки, к которой подключен испытуемый источник питания мощностью 500Вт. Правда, радиатор делают не плоским, а ребристым, благодаря этому габариты его будут значительно меньше. Но всё равно довольно большие.

     Вся прелесть импульсной нагрузки — это компактность и удобство управления. Органами управления являются слаботочные потенциометры и переключатели. Также она позволяет испытывать широкий спектр источников питания. Минимальная мощность практически любая, максимальная ограничена применяемыми компонентами.

     Теперь рассмотрим различные варианты нагрузок.

     Первый вариант нагрузки (рис.2).

Рис. 2

     Как видите это просто набор переменных сопротивлений.

     Достоинства.

       — Не требует внешнего источника питания.

       — Не создаёт собственных пульсаций.

       — Простота изготовления.

     Недостатки.

       1. Неправильность регулировки.

     Правильная регулировка — это когда ток регулируется от нуля до некоторой максимальной величины.

     В данном случае ток регулируется от некоторого минимума Imin = Uист/R, это когда ползунок в верхнем положении, до бесконечности, это если ползунок сдвинуть в ноль, т.е. вниз. Слава богу, бесконечности вам достигнуть не удастся, но блок спалить можете.

       2. Непостоянство допустимой мощности рассеивания.

     Для подобных нагрузок обычно берут проволочные переменные резисторы типа ППБ от 16 до 50 Вт.

     Но то, что на корпусе написано 50Вт несколько обманчиво, она обеспечивается только при верхнем положении ползунка. При смещении ползунка вниз допустимая мощность падает. В среднем положении примерно в 2 раза и составит 25Вт. В четверти от нижнего положения примерно в 4 раза, и т.д.

       3. Для обеспечения большого диапазона регулировки по току необходимо в наборе иметь переменные резисторы различных номиналов.

       4. Громоздкость конструкции.

       Нагрузка всю подводимую мощность преобразует в тепло, а для его отвода резисторы нужно удалить друг от друга.

       5. Нет универсальности.

     Если производится большое разнообразие источников с различными выходными напряжениями и различными токами, то почти для каждого из них потребуется своя нагрузка. А если источники вдобавок и многоканальные, и каждый канал по своим характеристикам значительно отличается от соседнего (что в жизни на самом деле и наблюдается), а включать все каналы нужно одновременно, то для каждого многоканального источника потребуется своя многоканальная нагрузка.

     В общем Вы будете заставлены разнообразными металлическими ящиками с наборами мощных проволочных резисторов.

     По поводу внешнего питания.

     Если будете отлаживать источник мощностью более 200Вт и Вам не захочется ставить слишком много резисторов и увеличивать габариты ящика, то для отвода избытка тепла Вы будете вынуждены поставить вентилятор, а следовательно, подвести внешнее питание.

     По своему опыту могу сказать, что работа с такими нагрузками удовольствие ниже среднего.

     Второй вариант нагрузки (рис.3).

Рис. 3

     Роль нагрузочного резистора выполняет мощный транзистор структуры MOSFET.

     Достоинства.

       — Не создаёт собственных пульсаций.

       — Простота изготовления.

     Хоть и требуется источник питания, но это может быть маленькая батарейка 12В, Вам её надолго хватит, так что не буду это записывать в недостатки.

     Недостатки.

     1. Нелинейная регулировка.

       Ток стока и напряжение на затворе связаны логарифмической кривой, пример на рис. 4.

Рис. 4

     2. Вся подводимая мощность выделяется на кристалле несчастного транзистора. Это резко ограничивает допустимый максимальный ток и требует хорошего теплоотвода.

     3. Нестабильность.

       В связи с сильным нагревом кристалла плывут характеристики транзистора. Это приведёт к тому, что потребуется постоянная подстройка переменного резистора входящего в схему.

     И вообще нехорошо так издеваться над хорошими транзисторами.

     Эту схему можно использовать для настройки маломощных блоков питания.

     Третий вариант нагрузки рис. 5.

Рис. 5

     Состав.

       — Генератор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Ширина импульса регулируется переменным резистором.

       — Мощный транзистор структуры MOSFET, исполняет роль управляемого ключа (а также и нагрузки, чего автор видимо не учёл).

       — Фильтр. Его назначение сгладить импульсы тока, генерируемые ключом на входе нагрузки.

     Мысль автора состояла видимо в том, что раз транзистор работает в ключевом режиме, значит, греться он не будет. Ну ладно об этом потом.

     Достоинства.

       …Знаете, достоинств как-то не наблюдаю.

     Недостатки.

     1. Требует внешний источник питания для работы генератора.

     2. Необходимо бороться с пульсациями.

     3. Куда в данной схеме девается подводимая мощность трудно сказать. Нет понятно — закон сохранения энергии никто не отменял. Энергия из ниоткуда не берётся и в никуда не исчезает.

     Откуда здесь берётся энергия понятно, из испытуемого источника. А вот куда же она девается?

     В схеме есть два элемента, в которых подводимая электрическая энергия может преобразовываться в тепло. Это последовательно включенные транзистор и фильтр. При этом совершенно наплевать в каком режиме работает транзистор ключевом или не ключевом. У потреблённой энергии должен быть какой-то выход.

     Фильтр обычно строится по схеме показанной на рис. 6.

Рис. 6

     Значит тепло должно выделиться либо на транзисторе, либо на обмотках дросселей, либо как-то распределиться между ними.

     Ну допустим транзистор поставим на радиатор. А что делать с дросселем? Допустим, мы подключаем источник 200Вт. Если хотя бы четверть выделится на дросселе, он просто сгорит. Но и для транзистора 150Вт не хилая мощность. Нужно будет включать параллельно несколько штук и крепить на большом радиаторе. На вскидку даже могу сказать размеры радиатора.

     Радиатор должен быть изготовлен из алюминиевой пластины толщиной 50мм с размерами 220х180мм. Рёбра должны быть нарезаны толщиной 4мм с шагом 10мм, толщина подошвы 10мм. Несколько параллельно включенных транзисторов должны быть равномерно распределены по радиатору.

     В общем этой схеме присущи ещё и все недостатки второй схемы, включая нестабильность. Да ещё и сложность изготовления.

     Не надо этого делать!

     Начиная с третьего варианта, пошла речь об импульсных нагрузках. Самый главный их недостаток пульсации на входных клеммах нагрузки. От некоторых источников питания РЭА требуют пульсации на выходе не более 10мВ при токе нагрузки до 20А. Так как выход испытуемого источника подключен ко входу нагрузки то пульсации, создаваемые нагрузкой, должны быть не более 5мВ чтобы не вносить большой погрешности в измерениях (см. рис. 1).

     Далее будут рассмотрены работоспособные схемы импульсных электронных нагрузок.

     Четвёртый вариант нагрузки рис. 7.

Рис. 7

     Как видите он похож на третий вариант, отличие в добавленном резисторе Rн. Этот резистор и является той отдушиной, через которую потреблённая энергия, преобразованная в тепло, выбрасывается наружу.

     Транзистор выполняет исключительно роль ключа и поэтому его нагрев незначителен.

     Разберём подробнее принцип работы этой схемы.

     Генератор с ШИМ (широтно импульсной модуляцией) вырабатывает импульсы длительность (широта) которых зависит от положения движка переменного резистора. Частота (F) появления импульсов стабильна, следовательно и период (Т) возникновения импульсов также стабилен.

     Двигая ползунок резистора R, изменяем длительность импульсов (t), а следовательно, и коэффициент заполнения.

     Коэффициент заполнения (D) определяет какую долю от периода Т составляет длительность t.

       D = t / T,

        Здесь D может изменяться от 0 до 1.

     Нас в основном будет интересовать именно коэффициент заполнения.

     При коэффициенте заполнения равном 0 импульсы на выходе генератора отсутствуют, на затворе транзистора низкий уровень и транзистор закрыт. Iист. = 0.

     При коэффициенте заполнения равном 1 (t = T), т.е. на затворе высокий уровень и транзистор полностью открыт, Iист=Imax.

     Эта схема хороша по двум причинам:

     — ток, протекающий через нагрузку (т.е. Iист.) прямо пропорционален коэффициенту заполнения D так как зависимость I от D линейная;

     — правильное управление — ток изменяется от 0 до некоторого максимума (Imax = Uист. / Rн).

     На рис. 8 представлены графики, поясняющие работу схемы. Здесь I(Rн) это ток который протекает через нагрузочные резисторы в те моменты когда транзистор находится в открытом состоянии.

Рис. 8

     На участке 1: коэффициент заполнения D=0,2, ток от источника составляет 20% от Imax.

     На участке 2: D=0,5, ток от источника составляет 50% от Imax.

     Участок 3: D=0,8, ток 80% от Imax.

     Участок 4: D=1.0, транзистор полностью открыт, ток равен Imax.

     На верхнем графике мы видим импульсы тока через Rн.

     На нижнем импульсы интегрированы фильтром, поэтому мы видим прямую линию, которая соответствует средней величине тока в импульсах.

     Что важно для этой схемы?

     1. Частота (F).

     Желательно иметь как можно большую частоту. Чем больше частота, тем проще её фильтровать. Но есть предел, определяемый характеристиками транзистора. На практике поднимать частоту выше 80кГц не стоит. Начинает разогреваться транзистор.

     2. Необходим безындукционный резистор (проволочные резисторы не годятся). Резистор должен быть большой мощности с креплением на радиатор.

     Таким условиям удовлетворяют резисторы MPP930 и MPP9100 на 30 и 100Вт.

     Для получения нужного сопротивления их можно соединять последовательно и параллельно при этом все резисторы должны быть одного номинала. Схема соединения должна быть полностью симметричной (рис.9), иначе резисторы будут нерационально использованы по мощности.

     Допустимая рассеиваемая мощность при этом увеличивается кратно количеству резисторов.

Рис. 9

     В общем эта схема хороша и её можно использовать на практике.

     Но в моих глазах (я человек придирчивый) есть два недостатка.

     1. Хочется иметь большую частоту т.к. чем больше частота, тем легче фильтровать пульсации, помните, я писал в описании третьего варианта о требованиях, которые предъявляются к качественным источникам питания.

     2. Амплитуда импульсов в нагрузке (перед фильтром) равна Imax. Как бы её понизить, сделать меньше величины максимального тока. Тогда пульсации на входе нагрузки ещё уменьшатся.

     В итоге родилась следующая схема.

     Пятый вариант нагрузки рис. 10.

Рис. 10

     В отличии от четвёртого варианта эта нагрузка разбита на две части включенных параллельно.

     На затвор VT1 импульсы поступают непосредственно с генератора, а на затвор VT2 со сдвигом на 0,5*Т, т.е. на половину периода.

     Что из этого получается можно увидеть на графике рис.11.

       Здесь каждый транзистор в отдельности работает так же, как и в предыдущей схеме, те же 80кГц. Но включаются они поочерёдно, благодаря этому Iсум. пульсирует с удвоенной частотой, т.е. 160кГц.

       Максимума ток в этой схеме достигает тогда, когда открыты оба транзистора, тогда резисторы включены параллельно.

     Imax = Uист. / (Rн/2)

       Ток протекающий через каждый резистор отдельно равен:

     IRн = Uист. / Rн = 0,5* Imax

     До тех пор, пока коэффициент заполнения менее 0,5, на графике участок 1, импульсы не смыкаются и по уровню достигают только половины Imax.

     Когда коэффициент заполнения достигает 0,5 происходит смыкание импульсов и Iсум. становится равным 0,5*Imax, участок 2.

     На этом участке Iсум. превращается в прямую линию.

Рис. 11

     При дальнейшем увеличении коэффициента заполнения импульсы IRн начинают перекрывать друг друга, резисторы Rн1 и Rн2 в эти моменты включаются параллельно и Iсум достигает Imax, участок 3.

     Iсум. = Uист. / (Rн/2) = Imax

     При этом, однако и не опускаются ниже 0,5* Imax, то есть амплитуда импульсов также равна 0,5*Imax

     Когда коэффициент заполнения достигает 1, оба транзистора открываются, участок 4, через Rн1 и Rн2 протекает постоянный ток и Iвых. ист. достигает максимума, т.е.:

     Iвых. ист. = Imax

     Таким образом я убил двух зайцев:

       — не увеличивая рабочей частоты транзисторов, в два раза увеличил рабочую частоту всей нагрузки;

       — в два раза снизил амплитуду пульсаций тока в нагрузке.

     Такая нагрузка имеет ещё одно достоинство.

     Максимально допустимая мощность зависит только от допустимой мощности применённых резисторов и не зависит от угла поворота управляющего потенциометра.

     Функциональная схема нагрузки, воплощённой в жизни показана на рис.12.

     В состав схемы входят:

     — Генератор треугольного напряжения (ГТН).

     — Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) управляемый потенциометром.

     — Ячейки нагрузок А1, А2, А3.

     — Фильтр.

     Встроенный источник питания я не делал. Питаю от лабораторного источника питания.

     Схема отличается от приведённой на рис. 10 только тем, что там была одна ячейка нагрузок, здесь их три. Это нужно для расширения динамического диапазона и диапазона применения.

Рис. 12

     Переключателем выбирается та ячейка, с которой Вы желаете работать в данный момент.

     Ячейки отличаются только номиналами резисторов.

     Допустим в первой 0,5Ом, во второй — 5,0Ом, в третьей — 50Ом.

     То с каким выходным напряжением можно подключать источники зависит от допустимых напряжений транзисторов и конденсаторов фильтра.

     Я применил с напряжением 200В, так что спокойно могу подключать источник на 150В.

     Если в качестве нагрузочных резисторов применить МРР930 (30Вт), то каждая ячейка может рассеивать до 60Вт. Если МРР9100, то 200Вт. Но это зависит от конкретных потребностей, можно наращивать и далее. Только не забудьте, что вся эта мощность превратится в тепло, а это выльется в увеличение размеров радиатора.

     И не верьте тому, кто говорит: «Да я к стенке металлического корпуса прикрутил и качаю 50А!».

     Брехня! Как я уже говорил закон сохранения энергии никто не отменял.

     Примерные габариты радиатора на 150Вт я привёл в тексте статьи. И то он будет очень горячим.

      P.S.

      В интернете очень много тех, кто ищет ответ на то, как сделать электронную нагрузку на микросхемах предназначенных для построения импульсных источников питания. Так же много тех, кто предлагает подобные решения. По большей части центром внимания оказывается микросхема TL494.

      Да идея очень заманчивая и я сам сначала такой идеей соблазнился. Но потом понял, что она порочна в корне.

      Дело в том, что у всех этих микросхем искусственно ограничен коэффициент заполнения импульсов на уровне 49%. Оно и понятно в двухтактных выходных каскадах при бóльшем коэффициенте заполнения будут протекать сквозные токи через силовые ключи. А такой режим не допустим.

      Таким образом ток в нагрузке построенной на TL494 не сможет достигнуть даже участка — 2, смотрите Рис. 11. То есть нагрузка будет работать только на 49% от своей возможности.

      Строить нагрузку на микросхемах аналогичных TL494 это означает заранее обречь себя на недостижение полноценного результата.

     ***

     Эта статья была размещена мной на сайте Samlib.ru в феврале 2018 года.

     Один из читателей прислал такой комментарий.

     На практике все куда проще: мощный лабораторный реостат на 1кВт рассеивания (РПШ/РСП) и фсё… А если надо больше — принудительно обдуваем его потоком воздуха, тогда мощность возрастает до 3 Квт.

     Вася Пупкин 2018/01/30 17:24

     Имя я не придумал. Это он так представился.

     Только вот как себе этот человек представляет настройку многоканального блока питания, содержащего в себе источники от 64V x 0,1A до 5V х 25А. При этом точность установки выходных напряжений не хуже 1%. А также соблюсти все те параметры, которые я привёл в начале статьи и сделать таких блоков 10 – 15 за один день.

     А потом ещё и сдать их приемной комиссии заполняя протоколы, состоящие из двух — трёх десятков пунктов.

     Да с этим реостатом даже один блок невозможно отладить ни за день, ни за год.

     Сидел бы он с этим реостатом перед этим блоком как та бабка с разбитым корытом перед горой нестиранного белья.

     Я писал эту статью не для тех, для кого один сделанный на коленке источник питания в год, уже событие. Статья написана как для уже существующих специалистов, занятых в производстве электронных блоков питания. Так и для тех, кто в будущем может стать таковыми.

     Другие статьи по этой теме:

      Двухканальный прецизионный генератор треугольного напряжения.

      Активная, импульсная электронная нагрузка. Описание конструкции и функциональной схемы.

принцип работы, выбор лучшего, создание своими руками, типы БП

В нашем сегодняшнем материале мы подробно рассмотрим все, что так или иначе связано с блоками питания. В целом, блок питания это сердце любого электронного прибора, начиная от пульта телевизора и заканчивая огромными серверными. Конечно, подобно автомобилям, эти блоки очень сильно отличаются по назначению и характеристикам.

Если коротко, блок питания это электронное устройство, которое питает агрегаты основного устройства, преобразовывая поступающей сигнал из сети, либо аккумулятора.

Обычно, на каждом блоке питания имеется маркировка, указывающая на его основные характеристики. Рассмотрим на примере: на нашем блоке питания указана маркировка 1502 — первая пара цифр указывает на максимальное напряжение, которое может выдать данный аппарат — 15 Вольт. А последние две цифры — это максимальная сила тока — 2 Ампера. Но, спешим вас заверить, что это лишь беглый осмотр и обо всех этих вещах сегодня мы поговорим более основательно.

Блок питания в широком смысле — это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию сети переменного тока в электроэнергию с необходимыми параметрами (ток, напряжение, частота, форма напряжения), для питания других устройств, требующих эти параметры. То есть блок питания — это преобразователь.

Устройство

В простейшем классическом варианте блок питания — это трансформатор, понижающий или повышающий переменное напряжение за счет электромагнитной индукции. Если требуется преобразование формы напряжения из переменного (AC) в постоянное (DC) — блок питания AC-DC, то используется выпрямитель напряжения. Также, в классическом блоке питания AC-DC присутствует фильтр пульсаций, создаваемых выпрямителем.

Классический вариант во многом оправдан благодаря своей простоте, надежности, доступности компонентов и отсутствию создаваемых радиопомех. Но из-за большого веса и габаритов, увеличивающихся пропорционально мощности, металлоемкости, а также низкого КПД при стабильном выходном напряжении, классические трансформаторные блоки питания уходят в прошлое. На смену им приходят импульсные блоки питания, о которых подробно и пойдет речь.

Импульсные блоки питания представляют собой инверторную систему, в которой входящее электричество сначала выпрямляется, после преобразуется в ток высокой частоты и определенной скважности с амплитудой прямоугольных импульсов, а потом происходит преобразование трансформатором и пропускание через фильтр низкой частоты. За счет повышения эффективности работы трансформатора с ростом частоты, снижаются требования к габаритам и металлоемкости по сравнению с классическими блоками питания.

Импульсные блоки питания получили широкое распространение благодаря ряду достоинств: значительно меньшие габариты и вес при сравнимой мощности; намного более высокий КПД (до 98%), благодаря устойчивости состояния ключевых элементов — потери возникают только при включении или выключении; меньшая стоимость — это стало возможным из-за повсеместного выпуска необходимых конструктивных элементов и разработке транзисторов повышенной мощности; сравнительная надежность; больший диапазон входных частот и напряжений — импульсный блок питания одинаково стабильно работает в диапазоне от 110 до 250 вольт и при частоте 50-60 Гц, что делает возможным использование техники с импульсными блоками питания повсеместно; безопасность при коротком замыкании.

Справедливости ради стоит сказать, что импульсные блоки питания не лишены минусов — сложность или невозможность ремонта, наличие высокочастотных радиопомех. Благодаря современным технологиям, эти минусы преодолимы, о чем свидетельствует широкое распространение, популярность и востребованность таких блоков на рынке.

Но, благодаря широкому распространению и большому разнообразию импульсных блоков питания в продаже, отличающихся функционально и характеристиками, иногда очень сложно подобрать необходимый. Попробуем разобраться в основных отличиях импульсных блоков, в их характеристиках и особенностях, а также ответим на вопрос: на что нужно обратить внимание, если вы хотите купить блок питания.

Особенности характеристик импульсных блоков питания

В первую очередь, блоки питания делятся по функциональности преобразования. Одни блоки питания преобразуют электроэнергию таким образом, что на выходе получается стабилизированное напряжение при необходимой мощности — это AC-DC блоки питания. Другие преобразуют электроэнергию так, что на выходе получается стабилизированный ток постоянного значения в заданных диапазонах напряжения — это, так называемые, драйверы.

Импульсных блоков питания

И те и другие блоки питания имеют определенную максимальную выходную мощность. Но, если в первом случае постоянным остается напряжение при возрастании тока в зависимости от мощности потребителей электроэнергии, то во втором случае постоянной остается сила тока, а в зависимости от мощности потребителей меняется напряжение на выходе. Диапазон изменения в драйверах ограничен, поэтому они распространены менее широко. Используются, в основном, в светотехнике, где заранее известны необходимые параметры тока.

Проще говоря, если вам нужен блок питания с необходимым током, например 700мА, при определенной мощности, то вам нужно выбирать драйвер. Если же вам нужен источник питания заданного напряжения и мощности, то нужен AC-DC блок питания.

При подборе блока питания важно учитывать его основные характеристики. С драйверами проще: все, что нужно о них знать, как правило, известно в рамках спецификации потребителя энергии. Встречаются драйверы в основном в составе готовых электротехнических изделий.

Чуть сложнее с AC-DC блоками питания. Современные блоки питания могут иметь различные характеристики выходного напряжения. Как правило, это: 5 вольт, 12 вольт, 24 вольта. Встречаются блоки питания и с другими выходными характеристиками: 3,3 вольта, 18 вольт, 32 вольта и прочие, но они менее распространены в отличие от первых, которые популярны в наружной и интерьерной рекламе и в декоративном освещении. Блоки питания необходимы, в большинстве случаев, для подключения светодиодных модулей, лент, линеек, для питания другой декоративной светотехники.

Виды блоков питания

В зависимости от количества потребляемой электроэнергии и мощности подключаемых потребителей выбирается мощность блока питания. Тут необходимо учитывать, что при включении и выключении характеристики блока нестабильны, а также то, что в процессе работы в ту или иную сторону могут меняться характеристики входного электричества, поэтому блок подбирается с запасом по мощности, который составляет 1,2 — 1,3 от мощности подключаемых потребителей. Перегрузка блока по мощности может вывести его из строя или приведет к неправильному функционированию.

Другим важным критерием выбора, когда вы собираетесь купить блок питания, является область его использования. Это также актуально для драйверов. Блок может использоваться внутри помещения или на улице. Во втором случае он может быть размещен на стене или на горизонтальной плоскости, в тени или на солнце, может подвергаться, атмосферному воздействию в виде осадков снега и прочего, либо может быть размещен под крышей или козырьком. Все это влияет на то, с какой степенью защиты IP и в каком корпусе выбрать блок питания.

Для внутреннего использования, а также для размещения в закрытых щитках лучшим выбором будут блоки питания с защитой IP20, то есть не влагозащищенные, в защитном кожухе в виде сетки, исключающей прямой контакт с опасными элементами.

При выборе таких блоков питания следует обратить внимание на наличие EMI фильтра — это позволит избежать или свести к минимуму радиочастотные помехи, возникающие при работе блока питания. Иногда производители этим грешат в погоне за конкурентной ценой, поэтому покупая сравнительно недорогой блок питания, стоит уделить внимание этому вопросу.

Интересный материал: Что такое подстроечный резистор: описание устройства и область его применения

Также может быть полезным наличие регулировки выходных параметров тока (в случае с драйверами) или напряжения, то есть наличие подстроечного резистора.

Иногда на выбор влияет размер блока питания. В настоящее время можно встретить блоки питания с одинаковыми характеристиками, но с большой разницей в габаритах. Меньшие по габаритам блоки, как правило, имеют в названии определения компакт (compact), слим (slim), экстра-слим (extra-slim). Меньшие габариты достигаются за счет развития технологий — более плотной компоновки и более совершенной элементной базы.

Часто блоки питания с защитой IP20 имеют активное охлаждение в виде вентилятора, работающего постоянно, либо срабатывающего при превышении определенной температуры. Удобством практически всех блоков в корпусах-сетках является достаточное количество винтовых контактов для подключения потребителей.

IP20

Для наружного использования нужны влагозащищенные блоки питания. Степень их защиты начинается с IP53. Это так называемые блоки rain proof или блоки с защитой от дождя. Представляют собой компромисс между влагозащищенными блоками и “сетками”, поскольку имеют неизолированные контакты, закрытые лишь крышкой, и должны располагаться только на стене в вертикальном положении. В местах, подверженных осадкам, их размещать не стоит.

Следующие по защищенности блоки питания выполнены в пластиковом или алюминиевом корпусе и могут иметь степень защиты IP66-67. Их можно размещать где угодно, но стоит учитывать, что пластик более подвержен деформации, поэтому в местах с прямым попаданием солнечных лучей блоки в алюминиевом корпусе предпочтительнее. Также блоки в пластиковых корпусах имеют ограничения по мощности: как правило, это максимум 150Вт. Как в варианте с пластиком, так и в варианте с алюминием, блок питания заполнен специальным составом, обеспечивающим герметичность и рассеивающим тепло. Открытых контактов у влагозащищенных блоков нет, вместо этого используются выводы в виде кабеля. Их может быть несколько для обеспечения необходимого суммарного сечения и удобства монтажа. Выводы подключены к одной силовой шине. Поэтому, при необходимости, они могут быть объединены.

Блоки питания в алюминиевых корпусах также, как и “сетки” могут быть выполнены в размерах compact, slim или extra-slim. Хотя, в зависимости от производителя, название может быть другим. Смысл в том, что это блок меньшего размера.

Блоки питания в алюминиевых

Покупая блок питания также нужно обращать внимание и на другие особенности. Производители блоков могут предлагать различные варианты защиты, от этого может зависеть цена на блок питания, но тот или иной вариант может быть полезным. У всех современных блоков существует защита от короткого замыкания. Полезной может быть защита от перегрузок, например Mean Well предлагает такую защиту, как Hiccup mode — при возникновении перегрузок блок питания, чтобы избежать перегрева переходит в режим редкой пульсации, пока характеристики перегрузок не придут в норму. В некоторых случаях критичен цвет блока питания — он может быть не обязательно белым или металлическим. Встречаются блоки питания черного цвета — это подойдет для тех мест, где светлый цвет блока бросается в глаза.

Особенностей и характеристик немало, но в них не так сложно разобраться, как кажется на первый взгляд. Зная эти особенности и руководствуясь нужными характеристиками, вы сможете без проблем подобрать и купить блок питания, наилучшим образом подходящий для ваших целей и задач.

Собираем регулируемый блок питания

Те новички, которые только начинают изучение электроники спешат соорудить нечто сверхъестественное, вроде микрожучков для прослушки, лазерный резак из DVD-привода и так далее… и тому подобное… А что насчёт того, чтобы собрать блок питания с регулируемым выходным напряжением? Такой блок питания – это крайне необходимая вещь в мастерской каждого любителя электроники.

С чего же начать сборку блока питания?

Во-первых, необходимо определиться с требуемыми характеристиками, которым будет удовлетворять будущий блок питания. Основные параметры блока питания – это максимальный ток (I_max), который он может отдать нагрузке (питаемому устройству) и выходное напряжение (U_out), которое будет на выходе блока питания. Также стоит определиться с тем, какой блок питания нам нужен: регулируемый или нерегулируемый.

Регулируемый блок питания – это блок питания, выходное напряжение которого можно менять, например, в пределах от 3 до 12 вольт. Если нам надо 5 вольт – повернули ручку регулятора – получили 5 вольт на выходе, надо 3 вольта – опять повернул – получил на выходе 3 вольта.

Регулируемый блок питания

Нерегулируемый блок питания – это блок питания с фиксированным выходным напряжением – его менять нельзя. Так, например, многим известный и широко распространённый блок питания «Электроника» Д2-27 является нерегулируемым и имеет на выходе 12 вольт напряжения. Также нерегулируемыми блоками питания являются всевозможные зарядники для сотовых телефонов, адаптеры модемов и роутеров. Все они, как правило, рассчитаны на какое-то одно выходное напряжение: 5, 9, 10 или 12 вольт.

Понятно, что для начинающего радиолюбителя наибольший интерес представляет именно регулируемый блок питания. Им можно запитать огромное количество как самодельных, так и промышленных устройств, рассчитанных на разное напряжение питания.

Далее нужно определиться со схемой блока питания. Схема должна быть простая, легка для повторения начинающими радиолюбителями. Тут лучше остановиться на схеме с обычным силовым трансформатором. Почему? Потому что найти подходящий трансформатор достаточно легко как на радиорынках, так и в старой бытовой электронике. Делать импульсный блок питания сложнее. Для импульсного блока питания необходимо изготавливать достаточно много моточных деталей, таких как высокочастотный трансформатор, дроссели фильтров и пр. Также импульсные блоки питания содержат больше радиоэлектронных компонентов, чем обычные блоки питания с силовым трансформатором.

Итак, предлагаемая к повторению схема регулируемого блока питания приведена на картинке (нажмите для увеличения).

Параметры блока питания:

• Выходное напряжение (U_out) – от 3,3…9 В;
• Максимальный ток нагрузки (I_max) – 0,5 A;
• Максимальная амплитуда пульсаций выходного напряжения – 30 мВ.;
• Защита от перегрузки по току;
• Защита от появления на выходе повышенного напряжения;
• Высокий КПД.

Возможна доработка блока питания с целью увеличения выходного напряжения.

Принципиальная схема блока питания состоит из трёх частей: трансформатора, выпрямителя и стабилизатора.

Трансформатор. Трансформатор Т1 понижает переменное сетевое напряжение (220-250 вольт), которое поступает на первичную обмотку трансформатора (I), до напряжения 12-20 вольт, которое снимается со вторичной обмотки трансформатора (II). Также, по «совместительству», трансформатор служит гальванической развязкой между электросетью и питаемым устройством. Это очень важная функция. Если вдруг трансформатор выйдет из строя по какой-либо причине (скачок напряжения и пр.), то напряжение сети не сможет попасть на вторичную обмотку и, следовательно, на питаемое устройство. Как известно, первичная и вторичная обмотки трансформатора надёжно изолированы друг от друга. Это обстоятельство снижает риск поражения электрическим током.

Выпрямитель. Со вторичной обмотки силового трансформатора Т1 пониженное переменное напряжение 12-20 вольт поступает на выпрямитель. Это уже классика. Выпрямитель состоит из диодного моста VD1, который выпрямляет переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора (II). Для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямительного моста стоит электролитический конденсатор C3 ёмкостью 2200 микрофарад.

Регулируемый импульсный стабилизатор

Схема импульсного стабилизатора собрана на достаточно известной и доступной микросхеме DC/DC преобразователя – MC34063.

Чтобы было понятно. Микросхема MC34063 является специализированным ШИМ-контроллером, разработанным для импульсных DC/DC преобразователей. Эта микросхема является ядром регулируемого импульсного стабилизатора, который используется в данном блоке питания.

Микросхема MC34063 снабжена узлом защиты от перегрузки и короткого замыкания в цепи нагрузки. Выходной транзистор, встроенный в микросхему, способен отдать в нагрузку до 1,5 ампер тока. На базе специализированной микросхемы MC34063 можно собрать как повышающие (Step-Up), так и понижающие (Step-Down) DC/DC преобразователи. Так же возможно построение регулируемых импульсных стабилизаторов.

Особенности импульсных стабилизаторов

К слову сказать, импульсные стабилизаторы обладают более высоким КПД по сравнению со стабилизаторами на микросхемах серии КР142ЕН (КРЕНки), LM78xx, LM317 и др. И хотя блоки питания на базе этих микросхем очень просты для сборки, но они менее экономичны и требуют установки охлаждающего радиатора.

КПД

Микросхема MC34063 не нуждается в охлаждающем радиаторе. Стоит заметить, что данную микросхему можно довольно часто встретить в устройствах, которые работают автономно или же используют резервное питание. Использование импульсного стабилизатора увеличивает КПД устройства, а, следовательно, уменьшает энергопотребление от аккумулятора или батареи питания. За счёт этого увеличивается автономное время работы устройства от резервного источника питания.

Думаю, теперь понятно, чем хорош импульсный стабилизатор.

Детали и электронные компоненты

Теперь немного о деталях, которые потребуются для сборки блока питания.

Трансформатор. В качестве трансформатора подойдёт любой сетевой понижающий трансформатор мощностью 8-10 ватт. Его первичная обмотка (I) должна быть рассчитана на переменное напряжение 220-250 вольт, а вторичная (II) на 12-20 вольт.

Где найти такой трансформатор?

Найти подходящий трансформатор можно в старой, неисправной и морально устаревшей аппаратуре: кассетных магнитофонах, стационарных CD-проигрывателях, игровых приставках и пр. Например, подойдут трансформаторы от старых лампово-полупроводниковых телевизоров советского производства ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2 и ТВК-70. Можно приобрести трансформатор серии ТП114, например ТП114-163М. При подборе силового трансформатора не лишним будет иметь представление о том, как узнать мощность трансформатора.

Также подойдёт трансформатор ТС-10-3М1 с выходным напряжением около 15 вольт. В магазинах радиодеталей и на радиорынках можно найти подходящий трансформатор, главное, чтобы он соответствовал указанным параметрам.

Микросхема MC34063. Микросхема MC34063 выпускается в корпусах DIP-8 (PDIP-8) для обычного монтажа в отверстия и в корпусе SO-8 (SOIC-8) для поверхностного монтажа. Естественно, в корпусе SOIC-8 микросхема обладает меньшими размерами, а расстояние между выводами составляет около 1,27 мм. Поэтому изготовить печатную плату для микросхемы в корпусе SOIC-8 сложнее, особенно тем, кто только недавно начал осваивать технологию изготовления печатных плат. Следовательно, лучше взять микросхему MC34063 в DIP-корпусе, которая больше по размерам, а расстояние между выводами у такого корпуса – 2,5 мм. Сделать печатную плату под корпус DIP-8 будет легче.

Диодный мост. Диодный мост для блока питания можно изготовить из 4 отдельных диодов 1N4001-1N4007. Также вместо диодов 1N4001-1N4007 можно применить диоды 1N5819. При этом экономичность блока питания повыситься, поскольку диоды серии 1N58xx – это диоды Шоттки и у них меньшее падение напряжения на p-n переходе, чем у обычных диодов серии 1N400x.

Также в блок питания можно установить диодную сборку выпрямительного моста. Сборка занимает на печатной плате меньше места. Для установки в схему подойдут сборки на ток 1 ампер и выше. Для надёжности можно воткнуть в плату сборку и на 2 ампера – хуже не будет.

Где найти сборку диодного моста? В бэушных платах от любой электроники, которая питается от сети 220 вольт. Даже в компактных люминесцентных лампах – КЛЛ – есть диодный мост. Можно выковырять оттуда. Правда что попадётся, 4 отдельных диода или сборка диодного моста можно только гадать – тут как повезёт.

Если быть более конкретным, то подойдут диодные мосты (сборки): DB101-107, RB151-157, D3SBA10, 2W10M, DB207, RS207 и другие аналогичные и более мощные. Можно с лёгкостью применить диодный мост из неисправного к

Лучший преобразовательный источник питания — отличные предложения по преобразованию источника питания от мировых продавцов преобразовательных источников питания

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для преобразования блока питания. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот блок питания с лучшим преобразователем должен стать одним из самых востребованных бестселлеров в кратчайшие сроки. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели конверсионный блок питания на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в преобразовании источника питания и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести convert power supply по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Праймер по эффективности для Switch-Mode, DC-

Аннотация: Подробно описаны методы расчета и прогнозирования потерь эффективности в каждом компоненте импульсного источника питания (SMPS).Кроме того, обсуждаются особенности и методы, повышающие эффективность импульсного регулятора.

Введение

Эффективность преобразования является основным критерием для всех импульсных источников питания (SMPS), но еще более критична для тех, которые используются в портативных устройствах, где продление срока службы батареи является ключевой целью. Высокая эффективность также является обязательным условием для компактных конструкций, которые борются с тепловым управлением, или для продуктов, где стоимость обеспечения питания вызывает озабоченность.

Чтобы достичь максимальной эффективности преобразования в SMPS, он помогает понять элементарные механизмы потери мощности в этих преобразователях и то, что можно сделать, чтобы уменьшить их влияние.Кроме того, знакомство с функциями ИС SMPS, которые способствуют повышению эффективности, позволяет инженеру делать осознанный выбор. Будут объяснены основные факторы, влияющие на эффективность SMPS, и будут даны рекомендации о том, как начать новую конструкцию. Мы начнем с вводного материала, а затем перейдем к конкретным потерям мощности коммутирующих компонентов.

Ожидаемая эффективность

Потери энергии — неизбежная часть систем преобразования энергии. Хотя 100% -ная эффективность системы недостижима, хорошо спроектированные блоки питания могут достигать весьма значительной эффективности, приближающейся к процентным значениям в диапазоне от среднего до высокого уровня 90-х годов.

Эталонный КПД для большинства ИС источников питания можно получить, изучив типичные рабочие характеристики, указанные в технических паспортах устройств. В технических паспортах Maxim можно полагаться, что эти данные являются фактическими результатами измерений. Это должно относиться к любым данным производителя ИС, но мы можем поручиться только за свои собственные. Примером SMPS является схема понижающего преобразователя в , рис. 1, , которая обеспечивает КПД до 97% и поддерживает высокий КПД даже при небольших нагрузках.

Как достигаются такие высокие показатели эффективности? Понимание фундаментальных потерь, общих для всех SMPS, — отличное начало.Эти потери возникают в основном в переключающих компонентах (полевые МОП-транзисторы и диоды) и, как правило, в меньшей степени, в катушках индуктивности и конденсаторах. Однако потери в катушке индуктивности и конденсаторах могут быть более значительными, когда используются особенно недорогие (и высокоомные) компоненты.

Что касается ИС, можно выбрать специальные функции, которые борются с потерей эффективности, такие как варианты архитектуры управления и интеграция компонентов. Например, схема на рисунке 1 использует несколько функций минимизации потерь, включая синхронное выпрямление, интегрированные полевые МОП-транзисторы с низким сопротивлением, низкое потребление тока покоя и архитектуру управления с пропуском импульсов.Ben

Промежуточное напряжение для повышения эффективности преобразования энергии

ВОПРОС:

Как повысить эффективность преобразователя мощности с высоким входным и низким выходным напряжением?

Ответ:

Существуют различные решения для приложений, в которых требуется преобразование высокого входного напряжения в очень низкое выходное напряжение. Интересный пример — преобразование с 48 В на 3.3 V. Такая спецификация распространена не только в серверных приложениях для рынка информационных технологий, но и в телекоммуникациях.

Рисунок 1. Преобразование напряжения с 48 В до 3,3 В за один шаг преобразования.

Если для этого единственного шага преобразования используется понижающий преобразователь (понижающий), как показано на рисунке 1, возникает проблема малых рабочих циклов. Рабочий цикл — это соотношение между временем включения (когда главный выключатель включен) и временем выключения (когда главный выключатель выключен).Понижающий преобразователь имеет рабочий цикл, который определяется следующей формулой:

При входном напряжении 48 В и выходном напряжении 3,3 В рабочий цикл составляет примерно 7%.

Это означает, что при частоте переключения 1 МГц (1000 нс за период переключения) переключатель Q1 включается всего на 70 нс. Затем переключатель Q1 отключается на 930 нс и включается Q2. Для такой схемы необходимо выбрать импульсный стабилизатор, обеспечивающий минимальное время включения 70 нс или меньше.Если такой компонент выбран, возникает другая проблема. Обычно очень высокая эффективность преобразования мощности понижающего регулятора снижается при работе с очень короткими рабочими циклами. Это связано с тем, что для накопления энергии в катушке индуктивности доступно очень короткое время. Катушка индуктивности должна обеспечивать питание в течение длительного времени во время отключения. Обычно это приводит к очень высоким пиковым токам в цепи. Чтобы снизить эти токи, индуктивность L1 должна быть относительно большой. Это связано с тем, что во время работы на L1 на Рисунке 1 подается большая разница напряжений.

В этом примере мы видим около 44,7 В на катушке индуктивности во время включения, 48 В на стороне коммутационного узла и 3,3 В на выходной стороне. Ток индуктора рассчитывается по следующей формуле:

Если на катушке индуктивности присутствует высокое напряжение, ток возрастает в течение фиксированного периода времени и с фиксированной индуктивностью. Чтобы уменьшить пиковые токи катушки индуктивности, необходимо выбрать более высокое значение индуктивности. Однако более высокая индуктивность увеличивает потери мощности. В условиях такого напряжения эффективный стабилизатор µModule ^® LTM8027 от Analog Devices обеспечивает энергоэффективность всего 80% при выходном токе 4 А.

Рис. 2. Преобразование напряжения с 48 В до 3,3 В в два этапа, включая промежуточное напряжение 12 В.

Сегодня очень распространенным и более эффективным схемным решением для повышения энергоэффективности является генерация промежуточного напряжения. Каскадная установка с двумя высокоэффективными понижающими (понижающими) стабилизаторами показана на рисунке 2. На первом этапе напряжение 48 В преобразуется в 12 В. Это напряжение затем преобразуется в 3,3 В на втором этапе преобразования. . Регулятор LTM8027 µModule имеет общую эффективность преобразования более 92% при понижении напряжения с 48 до 12 В.Второй этап преобразования с 12 В до 3,3 В, выполняемый с помощью LTM4624, имеет эффективность преобразования 90%. Это дает общий КПД преобразования энергии 83%. Это на 3% выше, чем прямое преобразование на Рисунке 1.

Это может быть довольно неожиданным, поскольку вся мощность на выходе 3,3 В должна проходить через две отдельные схемы импульсного стабилизатора. Эффективность схемы на Рисунке 1 ниже из-за короткого рабочего цикла и, как следствие, высоких пиковых токов индуктора.

При сравнении архитектур с одинарным понижением и архитектурами с промежуточной шиной, помимо энергоэффективности, необходимо учитывать еще множество аспектов. Однако эта статья предназначена только для рассмотрения важных аспектов эффективности преобразования энергии. Еще одно решение этой основной проблемы — новый гибридный понижающий контроллер LTC7821. Он сочетает в себе действие насоса заряда с понижающим регулированием. Это обеспечивает рабочий цикл 2 × V _IN / V _OUT и, таким образом, очень высокие коэффициенты понижения могут быть достигнуты при очень высокой эффективности преобразования мощности.

Генерация промежуточного напряжения может быть весьма полезной для увеличения общей эффективности преобразования конкретного источника питания.