Джерела живлення постійного струму. Основи. Частина 1

Магазин Gtest® предлагает широкий ассортимент блоков питания, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования.

Представляем блоки питания

Питание является основой любой электронной системы, а источник питания - это устройство, которое обеспечивает её энергией. Выбор правильного блока питания может стать решающим фактором между устройством, работающим на оптимальном уровне, и устройством, которое демонстрирует нестабильные результаты.

Помимо источников питания переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), также доступны преобразователи постоянного тока в постоянный. Если в вашей системе уже используется постоянный ток, преобразователь DC-DC может стать лучшим выбором.

Источники постоянного тока бывают нерегулируемыми и регулируемыми. Регулируемые блоки питания представлены несколькими вариантами, включая линейные, импульсные и аккумуляторные.

Основы преобразования переменного тока в постоянный

Блок питания принимает переменный ток из сети, преобразует его в нерегулируемый постоянный ток и понижает напряжение с помощью силового трансформатора до уровня, необходимого нагрузке. Для безопасности трансформатор также обеспечивает гальваническую развязку между сетью и выходом блока питания.

На рисунках ниже показан общий процесс преобразования переменного тока в постоянный.

Переменный ток имеет форму синусоидальной волны, при которой напряжение периодически изменяется от положительного значения к отрицательному.

Рисунок 1. Переменный ток от сетевой розетки

На первом этапе напряжение выпрямляется с помощью диодного моста. Выпрямитель преобразует синусоидальную форму сигнала в последовательность положительных импульсов.

Рисунок 2. Полноволновое выпрямление

После выпрямления остаются пульсации, которые необходимо уменьшить. Для этого используется фильтрующий конденсатор.

Конденсатор накапливает энергию во время роста напряжения и отдаёт её нагрузке при его снижении. Благодаря этому уменьшается просадка напряжения и улучшается качество питания.

На рисунке 3 показано, как конденсатор сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.

Рисунок 3. Выпрямленное напряжение после сглаживания конденсатором

Даже после сглаживания остаются остаточные пульсации. В регулируемом источнике питания напряжение дополнительно проходит через стабилизатор для получения стабильного постоянного напряжения с минимальными пульсациями.

Сравнение блоков питания

Источники питания переменного тока подразделяются на нерегулируемые и регулируемые. Нерегулируемые модели имеют простую конструкцию и не способны поддерживать стабильное выходное напряжение при изменении нагрузки. Регулируемые источники питания обеспечивают стабильные параметры и представлены несколькими конструкциями.

Линейные блоки питания отличаются простотой и низким уровнем шумов, но выделяют больше тепла. Импульсные блоки питания обладают высокой эффективностью и компактностью, однако создают больше электромагнитных помех.

Тип блока питания	Преимущества	Недостатки
Нерегулируемый	Простая схема Надёжность	Напряжение зависит от нагрузки Фиксированные параметры
Регулируемый	Стабильное напряжение Высокая точность Фильтрация шумов Регулировка напряжения и тока	Более сложная конструкция Более высокая стоимость
Линейный	Минимальные пульсации Низкий уровень шума Стабильность работы	Низкий КПД Большие размеры Высокая масса
Импульсный	Компактность Высокая эффективность Широкий диапазон входного напряжения	Сложная схема Повышенный уровень шумов Электромагнитные помехи
Аккумуляторный	Портативность Автономная работа	Ограниченное время работы Снижение напряжения по мере разряда

Таблица 1. Основные типы источников питания

Приложение 1. Основы переменного и постоянного тока

Переменный ток создаётся движением электронов с периодическим изменением направления. Постоянный ток представляет собой поток электронов, движущихся только в одном направлении.

Переменный ток поступает из бытовой электрической сети. В разных странах напряжение сети находится в диапазоне от 100 до 240 В, а частота обычно составляет 50 или 60 Гц.

Большинство современных электронных устройств используют постоянный ток, поэтому для их работы требуется преобразование переменного напряжения в постоянное.

Внимание: как переменный, так и постоянный ток могут представлять опасность для человека. Однако переменный ток обычно считается более опасным из-за особенностей его воздействия на организм. Всё оборудование должно иметь надёжную систему заземления и защиту.

Теория нерегулируемого источника питания

Поскольку нерегулируемые блоки питания не имеют встроенного стабилизатора напряжения, они обычно рассчитаны на получение определённого напряжения при заданном максимальном токе нагрузки.

Чаще всего такие устройства используются в виде сетевых адаптеров для бытовой электроники.

Выходное напряжение зависит от параметров трансформатора и величины нагрузки. При увеличении потребляемого тока напряжение обычно уменьшается.

Нерегулируемый источник питания обычно состоит из трансформатора, выпрямителя и сглаживающего конденсатора, но не содержит схем стабилизации.

Рисунок 4. Блок-схема нерегулируемого линейного источника питания

Преимуществами нерегулируемых блоков питания являются долговечность и невысокая стоимость. Однако они подходят только для задач, где высокая точность напряжения не является обязательным требованием.

Примечание: компания Wavelength не рекомендует использовать нерегулируемые источники питания совместно со своей продукцией.

Продолжение следует…

Магазин Gtest® - официальный поставщик источников питания постоянного тока в Украине:
купить блок питания в Украине