Tavanomaisen virtalähteen hyötysuhde on merkittävä. Kuinka valita virtalähde - kriteerit ja ominaisuudet

esittely

Erillinen osa jokaista tietokonetta on virtalähde. Se on yhtä tärkeä kuin muu tietokone. Samanaikaisesti virtalähteen ostaminen on melko harvinaista, koska hyvä PSU voi antaa virran useille järjestelmien sukupolville. Kaiken tämän perusteella virtalähteen hankintaa on otettava erittäin vakavasti, koska tietokoneen kohtalo riippuu suoraan virtalähteen toiminnasta.

Galvaanisen eristyksen suorittamiseen riittää muuntajan valmistaminen tarvittavilla käämillä. Mutta tietokoneen virrankulutusta varten tarvitaan huomattavaa virtaa, etenkin nykyaikaisissa tietokoneissa. Tietokoneen virran saamiseksi on tehtävä muuntaja, joka ei ole vain suuri, vaan myös painaa paljon. Kuitenkin lisäämällä muuntajan syöttövirran taajuutta, tarvitaan vähemmän kierroksia ja pienempi magneettipiirin poikkileikkaus saman magneettisen vuon luomiseksi. Muuntimen perusteella rakennetuissa virtalähteissä muuntajan syöttöjännitteen taajuus on vähintään 1000 kertaa suurempi. Tämän avulla voit luoda pienikokoisia ja kevyitä virtalähteitä.

Yksinkertaisin pulssisyöttö

Harkitse yksinkertaisen kytkentävirtalähteen lohkokaaviota, joka on kaikkien kytkentävirtalähteiden taustalla.

Kytkentävirtalähteen lohkokaavio.

Ensimmäinen yksikkö muuntaa vaihtojännitteen DC: ksi. Tällainen muunnin koostuu diodisillasta, joka tasasuuntaa vaihtojännitteen, ja kondensaattorista, joka tasaa tasasuuntaisen jännitteen aallot. Tässä bokehissa on myös lisäelementtejä: verkkojännitesuodattimet pulssigeneraattorin ja termistorien pulsaatioista virran tasaamiseksi kytkentähetkellä. Näitä elementtejä ei kuitenkaan välttämättä ole saatavana kustannussäästöä varten.

Seuraava lohko on pulssigeneraattori, joka tuottaa tietyllä taajuudella pulsseja, jotka syöttävät muuntajan ensiökäämiä. Eri teholähteiden generointipulssien taajuus on erilainen ja on alueella 30 - 200 kHz. Muuntaja suorittaa virtalähteen päätoiminnot: galvaanisen eristyksen verkosta ja jännitteen alentamisen tarvittaviin arvoihin.

Seuraava lohko muuntajan vastaanottamasta vaihtojännitteestä muuntaa tasajännitteeksi. Lohko koostuu jännitteen tasasuuntausdiodeista ja aaltoilusuodattimesta. Tässä lohkossa aaltoilusuodatin on paljon monimutkaisempi kuin ensimmäisessä lohkossa ja koostuu ryhmästä kondensaattoreita ja rikastimesta. Rahan säästämiseksi valmistajat voivat asentaa pieniä kondensaattoreita sekä pieniä induktorit.

Ensimmäinen kytkentävirtalähde oli push-pull- tai yksitahti-muunnin. Push-pull tarkoittaa, että tuotantoprosessi koostuu kahdesta osasta. Tällaisessa muuntimessa kaksi transistoria aukeaa ja sulkeutuu vuorotellen. Sen mukaisesti yhden syklin muuntimessa yksi transistori avautuu ja sulkeutuu. Alla on esitetty työntö- ja yksitahtimuuntimien kaaviot.

Muuntimen kaavio.

Tarkastellaan järjestelmän osia yksityiskohtaisemmin:

X2 - liittimen virtalähdepiiri.

X1 - liitin, josta lähtöjännite poistetaan.

R1 - vastus, joka määrittelee pienen alkutilanteen näppäimissä. Se on välttämätön muuntimen värähtelyprosessin vakaammalle käynnistymiselle.

R2 on resistanssi, joka rajoittaa transistorien perusvirtaa. Tämä on välttämätöntä transistorien suojaamiseksi palamiselta.

TP1 - muuntajassa on kolme käämitysryhmää. Ensimmäinen lähtökäämi tuottaa lähtöjännitteen. Toinen käämi toimii transistorien kuormana. Kolmas luo ohjausjännitteen transistoreille.

Ensimmäisen piirin käynnistämisen alkamishetkellä transistori on hiukan virta, koska positiiviseen jännitteeseen johdetaan alustaan \u200b\u200bvastuksen R1 kautta. Ajar-transistorin läpi virtaa virta, joka myös virtaa muuntajan II käämin läpi. Käämityksen läpi virtaava virta luo magneettikentän. Magneettikenttä luo jännitteen muuntajan jäljellä oleviin käämiin. Seurauksena käämitykselle III syntyy positiivinen jännite, joka avaa edelleen transistorin. Prosessi tapahtuu, kunnes transistori siirtyy kylläisyystilaan. Kyllästymismoodille on tunnusomaista, että kun transistorille lisätty ohjausvirta kasvaa, lähtövirta pysyy muuttumattomana.

Koska käämien jännite syntyy vain siinä tapauksessa, että magneettikentässä tapahtuu muutos, sen kasvu tai lasku, virran kasvun puuttuminen transistorin ulostulossa johtaa EMF: n katoamiseen käämiin II ja III. Jännitteen menetys käämityksessä III vähentää transistorin avautumisastetta. Ja transistorin lähtövirta pienenee, joten magneettikenttä pienenee. Magneettikentän lasku luo jännitteen, jolla on vastakkaiset polariteetit. Käämityksen III negatiivinen jännite alkaa sulkea transistoria edelleen. Prosessi jatkuu, kunnes magneettikenttä on kokonaan kadonnut. Kun magneettikenttä katoaa, käämin III negatiivinen jännite myös katoaa. Prosessi alkaa toistua uudelleen.

Pult-pull-muunnin toimii samalla periaatteella, mutta ero on siinä, että transistoreita on kaksi, ja ne avautuvat ja sulkeutuvat vuorotellen. Eli kun yksi on auki, toinen on suljettu. Push-pull-muuntimen piirillä on suuri etu, koska se käyttää muuntajan magneettisen johtimen koko hystereesi-silmukkaa. Vain yhden hystereesisilmukan osan käyttäminen tai magnetointi vain yhteen suuntaan johtaa moniin ei-toivottuihin vaikutuksiin, jotka vähentävät muuntimen tehokkuutta ja heikentävät sen suorituskykyä. Siksi periaatteessa push-pull-muunninpiiriä, jossa on vaihesiirtomuuntaja, käytetään kaikkialla. Kaavioissa, joissa tarvitaan yksinkertaisuutta, pieniä mittoja ja vähän tehoa, käytetään yhdesyklistä mallia.

ATX-muotokertoimen teholähteet ilman tehonkorjauskorjausta

Edellä käsitellyt muuntimet, vaikkakin täydelliset laitteet, mutta käytännössä niiden käyttö on hankalaa. Muuntimen taajuus, lähtöjännite ja monet muut parametrit “kelluvat” vaihtelevat muutoksen mukaan: syöttöjännite, muuntimen lähtökuorma ja lämpötila. Mutta jos näppäimiä ohjaa säädin, joka voi suorittaa vakauttamisen ja useita lisätoimintoja, voit käyttää virtapiiriä laitteiden virtaan. Virtalähdepiiri, joka käyttää PWM-ohjainta, on melko yksinkertainen, ja yleensä se on PWM-ohjaimeen rakennettu pulssigeneraattori.

PWM - pulssinleveyden modulaatio. Sen avulla voit säätää alipäästösuodattimen (alipäästösuodatin) läpäisseen signaalin amplitudia muutoksella pulssin kestossa tai työjaksossa. PWM: n tärkeimmät edut ovat tehovahvistimien tehokkuuden korkea arvo ja suuret käyttömahdollisuudet.

Kaavio yksinkertaisesta virtalähteestä PWM-ohjaimella.

Tällä virtalähdepiirillä on vähän virtaa ja se käyttää avaintyyppinä kenttätehostetransistoria, joka mahdollistaa piirin yksinkertaistamisen ja eroon transistorikytkinten ohjaamiseen tarvittavista lisäelementeistä. Suuritehoisissa virtalähteissä PWM-ohjaimessa on ohjaimet (“ohjain”) lähtöavaimella. IGBT-transistoreita käytetään lähtöavaimina suuritehoisissa virtalähteissä.

Tämän piirin verkkojännite muunnetaan tasajännitteeksi ja avaimen kautta tulee muuntajan ensimmäiseen käämiin. Toista käämiä käytetään mikropiirin syöttämiseen ja takaisinkytkentäjännitteen muodostamiseen. PWM-ohjain generoi pulsseja taajuudella, joka määritetään jalkaan 4 kytketyn RC-piirin avulla. Pulssit syötetään avaimen tuloon, joka vahvistaa niitä. Pulssin kesto vaihtelee jalan 2 jännitteen mukaan.

Ajattele todellista ATX-virtalähdepiiriä. Siinä on paljon enemmän elementtejä ja lisälaitteita on vielä. Virtalähdepiirin punaiset neliöt jaetaan tavanomaisesti pääosiin.

Teholähdeyksikön ATX-piiri, jonka teho on 150-300 wattia.

Ohjainpiirin virran saamiseksi sekä valmiusjännitteen +5 muodostamiseksi, jota tietokone käyttää, kun se sammutetaan, piirissä on toinen muunnin. Kaaviossa se on merkitty lohkoksi 2. Kuten näette, se on tehty yksisyklisen muuntimen mukaan. Toisessa lohkossa on myös lisäelementtejä. Nämä ovat pääasiassa muunnosmuuntajan tuottamaa ylijäämää. Siru 7805 - jännitteenvakaaja tuottaa + 5 V: n valmiusjännitteen muuntimen puhdistetusta jännitteestä.

Usein heikkolaatuiset tai vialliset komponentit asennetaan valmiusjännitteen generointiyksikköön, mikä aiheuttaa muuntimen taajuuden laskun äänialueelle. Seurauksena virtalähteestä kuuluu naarmu.

Koska virtalähteeseen saadaan 220 V: n vaihtojännite ja muuntimeen on syötettävä vakiojännite, jännite on muunnettava. Ensimmäinen lohko suorittaa verkkojännitteen oikaisemisen ja suodattamisen. Tämä lohko sisältää myös estosuodattimen itse virtalähteen aiheuttamilta häiriöiltä.

Kolmas yksikkö on TL494 PWM -ohjain. Se suorittaa kaikki virtalähteen perustoiminnot. Suojaa virtalähdettä oikosulkuilta, vakauttaa lähtöjännitteet ja synnyttää PWM-signaalin muuntajaan ladattujen transistorikytkinten ohjaamiseksi.

Neljäs lohko koostuu kahdesta muuntajasta ja kahdesta ryhmästä transistorikytkimiä. Ensimmäinen muuntaja tuottaa ohjausjännitteen lähtötransistoreille. Koska TL494 PWM -ohjain tuottaa pienitehoisen signaalin, transistorien ensimmäinen ryhmä vahvistaa tämän signaalin ja siirtää sen ensimmäiseen muuntajaan. Toinen ryhmä transistoreita tai lähdöitä ladataan päämuuntajaan, joka suorittaa päävirtojännitteiden muodostumisen. Tällaista monimutkaisempaa lähtöavaimen ohjauspiiriä on sovellettu bipolaaristen transistorien ohjaamisen monimutkaisuuden vuoksi ja PWM-ohjaimen suojaamiseksi korkeajännitteeltä.

Viides lohko koostuu Schottky-diodeista, tasasuuntaamalla muuntajan lähtöjännite, ja alipäästösuotimesta (alipäästösuodin). Alipäästösuodatin koostuu merkittävän kapasiteetin elektrolyyttikondensaattoreista ja kuristimista. Alipäästösuodattimen lähdössä ovat vastukset, jotka lataavat sen. Nämä vastukset ovat välttämättömiä, jotta virtalähteen kapasiteetti ei katkea virran katkaisun jälkeen. Vastukset seisovat myös verkkojännitteen tasasuuntaajan ulostulossa.

Loput elementit, joita ei ole ympyröity lohkossa, ovat ketjuja, jotka muodostavat ”terveyssignaalit”. Näitä ketjuja käytetään suojaamaan virtalähdettä oikosululta tai seuraamaan lähtöjännitteiden toimivuutta.

ATX-virtalähde 200 wattia.

Katsotaan nyt, miten elementit sijaitsevat 200 W: n virtalähteen piirilevyllä. Kuvassa näkyy:

Kondensaattorit suodattavat lähtöjännitteitä.

Aseta juottamattomat kondensaattorit lähtöjännitesuodattimeen.

Induktorit, lähtöjännitteiden suodatus. Suuremmalla kelalla ei ole vain suodattimen rooli, vaan se toimii myös ferromagneettisena stabilisaattorina. Tämän avulla voit pienentää jännitteen epätasapainoa eri lähtöjännitteiden epätasaisella kuormituksella.

Integroitu piiri PWM -vakaaja WT7520.

Jäähdytin, johon Schottky-diodit on asennettu jännitteille + 3,3 V ja + 5 V, ja jännitteille + 12 V tavallisille diodeille. On huomattava, että usein etenkin vanhoissa virtalähteissä, samaan jäähdyttimeen asetetaan myös lisäelementtejä. Nämä ovat jännitteenvakainelementtejä + 5 V ja + 3,3 V. Nykyaikaisissa virtalähteissä vain Schottky-diodit kaikille pääjännitteille tai kenttätehostetransistoreille, joita käytetään tasasuuntaajaelementtinä, on sijoitettu tähän jäähdyttimeen.

Päämuuntaja, joka suorittaa kaikkien jännitteiden muodostumisen sekä galvaanisen eristyksen verkosta.

Muuntaja, joka tuottaa säätöjännitteet muuntimen lähtötransistoreille.

Muuntaja muuntaja, joka muodostaa valmiusjännitteen + 5 V.

Jäähdytin, johon muuntimen lähtö transistorit sijaitsevat, samoin kuin muuntajan transistori, joka muodostaa valmiusjännitteen.

Verkkojännitesuodattimet. Niiden ei tarvitse olla kaksi. Bipolaarisen jännitteen muodostamiseksi ja keskipisteen muodostamiseksi asennetaan kaksi kondensaattoria, joilla on sama kapasitanssi. Ne jakaa puhdistetun verkkojännitteen puoliksi, jolloin muodostuu kaksi eri polariteetin jännitettä, jotka on kytketty yhteiseen pisteeseen. Piireissä, joissa on yksinapainen teho, kondensaattori on yksi.

Verkkosuodattimen elementit virtalähteen tuottamista harmonisista (häiriöistä).

Diodesillan diodit, tasasuuntaamalla verkon vaihtojännite.

ATX-virtalähde 350 wattia.

350 W: n virtalähde on vastaava. Suuri levy, suuremmat lämpöpatterit ja suurempi muuntajamuunnin näkyvät heti.

Suodata kondensaattorien lähtöjännite.

Jäähdytin, jäähdytysdiodit, tasoittavat lähtöjännitettä.

PWM-ohjain AT2005 (WT7520: n analogi), joka suorittaa jännitteen vakauttamisen.

Muuntimen päämuuntaja.

Muuntaja, joka tuottaa ohjausjännitteen lähtötransistoreille.

Valmiustilan jännitemuuntaja.

Jäähdyttimen jäähdytysmuuntimen transistorit.

Linjajännitesuodatin virtalähteen melusta.

Diodesillan diodit.

Verkkojännitesuodattimet.

Tarkasteltua virtapiiriä on käytetty jo pitkään virtalähteissä ja löytyy nyt joskus.

ATX-virtalähteet tehokertoimella.

Tarkasteltuissa piireissä verkon kuormitus on kondensaattori, joka on kytketty verkkoon diodisillan kautta. Kondensaattori latautuu vain, jos siinä oleva jännite on pienempi kuin verkkojännite. Seurauksena on, että virta pulssitetaan, jolla on monia haittoja.

Siltasuuntaaja

Luettelemme nämä puutteet:

virrat tuovat verkkoon korkeampia harmonisia (häiriöitä);
suuri virrankulutuksen amplitudi;
merkittävä reaktiivinen komponentti nykyisessä kulutuksessa;
verkkojännitettä ei käytetä koko ajan;
Tällaisten järjestelmien tehokkuudella ei ole merkitystä.

Uusilla teholähteillä on parannettu moderni piiri, siihen on ilmestynyt toinen lisäyksikkö - tehokertoimen korjaus (CMC). Se lisää tehokerrointa. Tai, yksinkertaisemmalla kielellä, poistaa joitain siltajännite-tasasuuntaajan puutteista.

Täysitehoinen kaava.

Tehokerroin (KM) kuvaa sitä, kuinka paljon aktiivista komponenttia on täydellä teholla ja kuinka paljon reaktiivista. Periaatteessa voimme sanoa, miksi reaktiivinen teho tulisi ottaa huomioon, se on kuvitteellinen eikä siitä ole mitään hyötyä.

Tehokertoimen kaava

Oletetaan, että meillä on laite, virtalähde, tehokerroin 0,7 ja teho 300 wattia. Laskelmista voidaan nähdä, että virtalähteemme kokonaisteho (reaktiivisen ja aktiivisen tehon summa) on suurempi kuin siinä ilmoitettu. Ja tämän virran pitäisi antaa 220 V: n virtalähde. Vaikka tämä teho ei ole hyödyllinen (edes sähkömittari ei korjaa sitä), sitä on edelleen olemassa.

Virtalähteen kokonaistehon laskeminen.

Toisin sanoen sisäisten elementtien ja verkkojohtojen nimellisarvo olisi 430 wattia, ei 300 wattia. Ja kuvittele tapaus, jolloin tehokerroin on 0,1 ... Tämän takia GORSETI kieltää laitteiden käytön, joiden tehokerroin on alle 0,6, ja jos sellaisia \u200b\u200blöydetään, omistajalle määrätään sakko.

Tämän mukaisesti kampanjat kehittivät uusia virtalähdepiirejä, joissa oli KKM. Aluksi tuloon kytkettyä suurta induktanss induktoria käytettiin KKM: nä, tällaista virtalähdettä kutsutaan PFC-virransyöttöyksiköksi tai passiiviseksi KKM: ksi. Tällaisella virtalähteellä on lisääntynyt CM. Halutun CM saavuttamiseksi on tarpeen varustaa virtalähteet suurella induktorilla, koska virtalähteen tuloimpedanssi on luonteeltaan kapasitiivinen johtuen tasasuuntaajan ulostuloon asennetuista kondensaattoreista. Kuristimen asentaminen lisää merkittävästi virtalähteen massaa ja nostaa CM: n arvoon 0,85, mikä ei ole niin paljon.

400 W: n virtalähde passiivisella tehokertoimella.

Kuvassa on 400 W FSP -teholähde passiivitehokertoimella. Se sisältää seuraavat elementit:

Puhdistetut verkkojännitesuodattimen kondensaattorit.

Kuristin tehokertoimen korjaamiseksi.

Päämuuntimen muuntaja.

Avaimenhallintamuuntaja.

Muuntajan apumuuntaja (valmiusjännite).

Sähkölinjasuodattimet aaltoilulähteestä.

Jäähdytin, johon lähtötransistorin kytkimet on asennettu.

Jäähdytin, johon on asennettu diodeja, jotka tasoittavat päämuuntajan vaihtojännitettä.

Tuulettimen nopeuden ohjauskortti.

Taulu, johon FSP3528 PWM -ohjain on asennettu (analoginen KA3511: lle).

Ryhmästabilointikuristin ja suodatinelementit aaltoavat lähtöjännitteen.

Ripple-suodatinkondensaattorit lähtöjännitteelle.

Kaasun aktivointi KM-korjausta varten.

Passiivisen KKM: n alhaisen hyötysuhteen vuoksi virtalähteeseen otettiin uusi KKM-järjestelmä, joka perustuu kuristimeen ladattuun PWM-stabilisaattoriin. Tämä järjestelmä tuo virtalähteelle monia etuja:

laajennettu käyttöjännitealue;
mahdollisuus vähentää merkittävästi verkkojännitteen suodatinkondensaattorin kapasitanssia;
kohonnut CM merkittävästi;
teholähteen painon alennus;
lisätä virtalähteen tehokkuutta.

Tällä järjestelmällä on haittoja - tämä on pienentynyt PSU: n luotettavuus ja virheellinen toiminta joidenkin keskeytymättömien virtalähteiden kanssa, kun vaihdetaan akun / verkon toimintatiloja. Tämän piirin virheellinen toiminta UPS: n kanssa johtuu siitä, että verkkojännitesuodattimen kapasitanssi on vähentynyt merkittävästi piirissä. Sillä hetkellä, kun jännite häviää hetkeksi, KKM-virta kasvaa merkittävästi, mikä on tarpeen jännitteen ylläpitämiseksi KKM-ulostulossa, minkä seurauksena UPS: n suojaus oikosulkua (oikosulkua) vastaan \u200b\u200baktivoituu.

Aktiivisen tehokertoimen korjaajan kaavio.

Jos katsot piiriä, niin se on pulssigeneraattori, joka ladataan induktoriin. Verkkojännite tasasuunnataan diodisillalla ja syötetään avaimeen, joka on ladattu induktorilla L1 ja muuntajalla T1. Ohjaimen palautetta varten avaimella otetaan käyttöön muuntaja. Jännite induktorista poistetaan diodeilla D1 ja D2. Lisäksi jännite poistetaan vuorotellen diodeilla, sitten diodisillalta, sitten induktorilta ja lataa kondensaattorit Cs1 ja Cs2. Avain Q1 avataan ja halutun arvon energia kertyy induktoriin L1. Tallennetun energian kokoa säätelee avaimen avoimen tilan kesto. Mitä enemmän energiaa varastoidaan, sitä enemmän jännitettä induktori antaa. Avaimen sammuttamisen jälkeen kela L1 vapauttaa kertyneen energian diodin D1 kautta kondensaattoreihin.

Tällaisen työn avulla voit käyttää verkon koko vaihtovirtajännitteen koko sinimuotoa, toisin kuin piireissä, joissa ei ole CMC: tä, samoin kuin vakauttaa muuntimen syöttöjännite.

Nykyaikaisissa virtalähdepiireissä käytetään usein kaksikanavaisia \u200b\u200bPWM-ohjaimia. Yksi mikropiiri suorittaa sekä muuntimen että KKM: n työn. Seurauksena on, että virransyöttöpiirin elementtimäärä vähenee merkittävästi.

Kaavio yksinkertaisesta virtalähteestä kaksikanavaisella PWM-ohjaimella.

Harkitse yksinkertaista 12 V: n virtalähdepiiriä, jossa käytetään kaksikanavaista PWM-ohjainta ML4819. Yksi osa virtalähdeyksiköstä tuottaa vakiona stabiloidun jännitteen + 380 V. Toinen osa on muunnin, joka tuottaa vakiona stabiloidun jännitteen + 12 V. KKM koostuu, kuten edellä tarkastellussa tapauksessa, avaimesta Q1, joka ladataan siihen takaisinkytkentämuuntajan T1 induktorilla L1. Diodit D5, D6 latauskondensaattorit C2, C3, C4. Muunnin koostuu kahdesta näppäimestä Q2 ja Q3, jotka on ladattu muuntajaan T3. Pulssijännite oikaistaan \u200b\u200bdiodikokoonpanolla D13 ja suodatetaan induktorilla L2 ja kondensaattoreilla C16, C18. Kasettia U2 käyttämällä syntyy lähtöjännitteen säätöjännite.

Virtalähde GlacialPower GP-AL650AA.

Harkitse virtalähteen suunnittelua, jossa on aktiivinen KKM:

Nykyisen suojauksen ohjauskortti;
Induktori, joka toimii jännitesuodattimena + 12 V ja + 5 V, ja ryhmän stabilointitoiminto;
Jännitesuodattimen kuristin + 3,3 V;
Jäähdytin, jolle lähtöjännitteiden tasasuuntausdiodit asetetaan;
Päämuuntimen muuntaja;
Päämuuntimen näppäimiä ohjaava muuntaja;
Apumuuntaja (muodostaa valmiusjännitteen);
Tehokertoimen korjausohjainkortti
Jäähdytin, jäähdytysdiodesilta ja päämuuntimen avaimet;
Verkkojännitesuodattimet häiriöiltä;
Tehokertoimen korjaava kuristin;
Verkkosuodatinkondensaattori.

Suunnitteluominaisuudet ja liitintyypit

Mieti tyyppisiä liittimiä, joita voi olla virtalähteessä. Virtalähteen takaseinässä on liitin verkkokaapelin ja kytkimen kytkemistä varten. Aikaisemmin virtajohtoliittimen vieressä oli myös liitin näyttöverkkokaapelin kytkemistä varten. Muita elementtejä voi olla valinnaisesti läsnä:

verkkojännitteen tai virtalähteen tilan osoittimet;
painikkeet puhaltimen toimintatilan ohjaamiseen;
painike verkkojännitteen kytkemiseen 110 / 220V;
USB-keskittimen virtalähteeseen sisäänrakennetut USB-portit;
toinen.

Tuulettimia vedetään vähemmän ja vähemmän takaseinään, ja ne tulevat ilmasta virtalähteestä. Tuulettimen kuppi on sijoitettu virtalähteen yläosaan, koska tuulettimen asentamiseen on enemmän tilaa, minkä ansiosta voit asentaa suuren ja hiljaisen aktiivisen jäähdytyselementin. Joihinkin virtalähteisiin jopa kaksi puhallinta on asennettu sekä päälle että taakse.

Virtalähde Chieftec CFT-1000G-DF.

Etuseinästä tulee johto, jonka emolevyssä on virtaliitin. Joissakin virtalähteissä modulaarinen se, kuten muut johdot, on kytketty liittimen kautta. Alla oleva kuva osoittaa kaikkien pääliittimien koskettimien uran.

Voit huomata, että jokaisella jännitteellä on oma johdinväri:

Keltainen väri - +12 V,
Punainen väri - +5 V,
Oranssi väri - + 3,3 V,
Musta väri - yleinen tai maa.

Muiden jännitteiden osalta johtimien värit voivat vaihdella valmistajan mukaan.

Grafiikka ei näytä näytönohjainten lisävirtaliittimiä, koska ne ovat samanlaisia \u200b\u200bkuin suorittimen lisävirtaliittimet. On myös muun tyyppisiä liittimiä, joita löytyy DelL: n, Applen ja muiden yrityksen kokoonpanon tietokoneista.

Sähkö- ja virtalähteen tekniset tiedot

Virtalähteellä on monia sähköparametreja, joista suurinta osaa ei ole merkitty passiin. Virtalähteen sivutarrassa on yleensä merkitty vain muutama perusparametri - käyttöjännitteet ja teho.

Virtalähde

Virta ilmoitetaan usein tarrassa isoina painettuina. Virtalähteen teho kuvaa sitä, kuinka paljon se voi antaa sähköenergiaa siihen kytketyille laitteille (emolevy, näytönohjain, kiintolevy jne.).

Teoriassa riittää, kun tehdään yhteenveto käytettyjen komponenttien kulutuksesta ja valitaan virtalähde, jolla on vähän enemmän varaa varaa varten. Tehon laskemiseksi voit käyttää esimerkiksi verkkosivustoa http://extreme.outervision.com/PSUEngine, myös näytönohjaimen passissa ilmoitetut suositukset, jos niitä on, prosessorin lämpöpaketti jne. Ovat myös varsin sopivia.

Mutta itse asiassa kaikki on paljon monimutkaisempaa, koska virtalähde tuottaa erilaisia \u200b\u200bjännitteitä - 12 V, 5 V, -12 V, 3,3 V jne. Jokainen jännitejohto on suunniteltu omalle virralle. Oli loogista ajatella, että tämä teho on kiinteä ja niiden summa on yhtä suuri kuin virtalähteen teho. Virtalähteessä on kuitenkin yksi muuntaja, joka tuottaa kaikki nämä tietokoneen käyttämät jännitteet (paitsi valmiusjännite + 5 V). Totta, se on harvinaista, mutta voit silti löytää virtalähteen kahdella erillisellä muuntajalla, mutta tällaiset virtalähteet ovat kalliita ja niitä käytetään useimmiten palvelimissa. Perinteisissä ATX-virtalähteissä on yksi muuntaja. Tästä syystä jokaisen jännitejohdon teho voi kellua: se kasvaa, jos muut johdot ovat kevyesti kuormitetut, ja vähenee, jos muut johdot ovat raskaasti kuormitetut. Siksi usein kunkin linjan enimmäisteho kirjoitetaan virtalähteisiin, ja seurauksena, jos summaamme ne, teho tulee jopa enemmän kuin virtalähteen todellinen teho. Siksi valmistaja voi hämmentää kuluttajaa esimerkiksi ilmoittamalla liikaa nimellistehoa, jota PSU ei pysty tarjoamaan.

Huomaa, että jos tietokoneeseen on asennettu riittämättömän virransyöttöyksikkö, tämä aiheuttaa laitteiden toiminnan, joka ei ole pääkäyttäjä (jäätyy, käynnistyy uudelleen, kiintolevyn päät napsautetaan) tietokoneen käynnistämisen mahdottomuuteen asti. Ja jos PC: llä on emolevy, jota ei ole suunniteltu siihen asennettujen komponenttien virtaan, emolevy toimii usein normaalisti, mutta ajan myötä virtaliittimet palaavat jatkuvan kuumenemisen ja hapettumisen vuoksi.

Poltetut liittimet.

Suurin sallittu linjavirta

Vaikka tämä on yksi virtalähteen tärkeistä parametreistä, käyttäjä ei kiinnitä siihen usein huomiota ostaessaan. Mutta ylittäessään linjan sallitun virran, virtalähde sammuu, koska suojaus laukeaa. Irrota se kytkemällä virta pois päältä verkosta ja odota hetki, noin minuutti. Kannattaa ottaa huomioon, että nyt kaikki kaikkein tahmeat komponentit (prosessori, näytönohjain) saavat virtaa + 12 V -linjalta, joten sille osoitettujen virtojen arvoihin tulisi kiinnittää enemmän huomiota. Korkealaatuisille PSU-laitteille nämä tiedot näytetään yleensä tarran muodossa (esimerkiksi Seasonic M12D-850) tai luettelona (esimerkiksi FSP ATX-400PNF) sivutarrassa.

Virtalähteet, joille tällaista tietoa ei ole ilmoitettu (esimerkiksi Gembird PSU7 550W), heikentävät välittömästi toteutuksen laatua ja ilmoitetun todellisen tehon noudattamista.

Teholähteiden jäljellä olevia parametreja ei ole säännelty, mutta ei yhtä tärkeitä. Nämä parametrit on mahdollista määrittää vain tekemällä erilaisia \u200b\u200btestejä virtalähteellä.

Jännitealue

Käyttöjännitealueella tarkoitetaan verkkojännitearvojen intervalliä, joilla virtalähde ylläpitää toimivuutta, ja passiparametrien arvoja. Nykyään valmistetaan useammin virtalähteitä AKKM: llä (aktiivitehokerroinkorjaaja), jonka avulla voit laajentaa käyttöjännitealuetta 110: stä 230: een. Saatavana on myös pienen käyttöjännitealueella olevia virtalähteitä, esimerkiksi FPS FPS400-60THN-P-virtalähteen kantama on 220 jopa 240. Seurauksena on, että tämä virtalähde, jopa pariliitoksen kanssa keskeytymättömän virtalähteen kanssa, sammuu, kun jännite putoaa verkossa. Tämä johtuu siitä, että säännöllinen UPS vakauttaa lähtöjännitteen alueella 220 V +/- 5%. Toisin sanoen vähimmäisjännite akkuun vaihtamiseksi on 209 (ja ottaen huomioon releen vaihtamisen hitauden, jännite voi osoittautua vielä pienemmäksi), joka on alhaisempi kuin virtalähteen käyttöjännite.

Sisäinen vastus

Sisäinen vastus kuvaa virtalähteen sisäisiä häviöitä virran virtauksen aikana. Tyypin mukainen sisäinen vastus voidaan jakaa kahteen tyyppiin: tavallinen tasavirralla ja differentiaali vaihtovirta.

Vastaava teholähteen ekvivalenttipiiri.

DC-vastus koostuu niiden komponenttien, joiden virtalähde on rakennettu, resistansseista: johtimen resistanssi, muuntajan käämien vastus, induktorijohtimien vastus, piirilevyjen vastus jne. Tämän vastuksen esiintymisen takia jännite laskee kasvaessa virtalähteen kuormitusta. Tämä vastus voidaan nähdä rakentamalla virtalähteen ristikuormitusominaisuus. Tämän vastuskyvyn pienentämiseksi virtalähteissä toimii useita vakautusmalleja.

Virtalähteen ristikuormitusominaisuus.

Erotusresistenssi kuvaa virtalähteen sisäisiä häviöitä vaihtovirran virtauksen aikana. Tätä vastusta kutsutaan myös sähköimpedanssiksi. Tämän vastuskyvyn vähentäminen on vaikeinta. Sen pienentämiseksi virtalähteessä käytetään alipäästösuotinta. Impedanssin pienentämiseksi ei riitä, että asennat virtalähteeseen suuria kondensaattoreita ja keloja, joilla on suuri induktanssi. On myös välttämätöntä, että kondensaattoreilla on matala sarjavastus (ESR) ja kuristimet on valmistettu paksusta langasta. Tämän ymmärtäminen on fyysisesti erittäin vaikeaa.

Tuloste ripple

Virtalähde on muunnin, joka muuntaa jännitteen vaihtovirtalaitteesta tasavirtaan useita kertoja. Tämän seurauksena sen linjojen ulostulossa on väreilyä. Ripples ovat jännitteen jyrkkä muutos lyhyessä ajassa. Aallotuksen pääongelma on, että jos suodatinta tai piiriä ei ole asennettu piiriin tai laitteeseen tai se on huono, niin nämä aallot kulkevat piirin läpi vääristäen sen suorituskykyä. Tämä näkyy esimerkiksi jos ruuvaa kaiuttimen äänenvoimakkuus maksimiin, kun äänikortin ulostulossa ei ole signaaleja. Erilaisia \u200b\u200bääniä kuuluu. Nämä ovat väreilyä, mutta ei välttämättä virtalähteen melua. Mutta jos tavanomaisen vahvistimen toiminnassa ei ole haittaa aallotuksesta, vain melutaso nousee, niin esimerkiksi digitaalisissa piireissä ja vertailulaitteissa ne voivat johtaa väärään kytkentään tai syöttötietojen väärään käsitykseen, mikä johtaa virheisiin tai laitteen toimimattomuuteen.

Antec Signature SG-850 -virtalähteen lähtöjännitteen muoto.

Jännitteen stabiilisuus

Seuraavaksi katsomme sellaista ominaisuutta kuin virtalähteen lähettämien jännitteiden vakaus. Käytön aikana riippumatta siitä, kuinka tehokas virtalähde olisi, sen jännitteet muuttuvat. Jännitteen kasvu aiheuttaa ensisijaisesti kaikkien piirejen lepotilavirtojen lisääntymisen, samoin kuin piirien parametrien muutoksen. Joten esimerkiksi tehovahvistimelle jännitteen lisääminen lisää sen lähtötehoa. Lisääntynyt teho ei välttämättä kestä joitain elektronisia osia ja voi palaa. Sama tehonlisäys johtaa elektronisten elementtien haihtuneen tehon lisääntymiseen ja tämän seurauksena näiden elementtien lämpötilan nousuun. Mikä johtaa ylikuumenemiseen ja / tai ominaisuuksien muutokseen.

Päinvastoin, jännitteen alentaminen vähentää lepotilassa olevaa virtaa ja heikentää myös piirien ominaisuuksia, esimerkiksi lähtösignaalin amplitudia. Kun tietyt järjestelmät alenevat tietyn tason alapuolelle, ne eivät toimi. Erityisesti kiintolevyjen elektroniikka on herkkä tälle.

Sallitut jännitepoikkeamat virtalähteen linjoilla on kuvattu ATX-standardissa, ja keskimäärin niiden ei tulisi ylittää ± 5% linjan nimellisarvosta.

Jännitteen poiston suuruuden kattavalle näytölle käytetään ristikuormitusominaisuutta. Se on valitun linjan jännitepoikkeamatason värinäyttö, kun kahden linjan kuorma: valittu ja + 12 V.

tehokkuus

Nyt siirrymme tehokkuuteen tai lyhyesti sanottuna tehokkuuteen. Monet muistavat koulusta - tämä on hyödyllisen työn ja käytön suhde. Tehokkuus osoittaa, kuinka suuri osa kulutetusta energiasta on muunnettu käyttökelpoiseksi energiaksi. Mitä korkeampi tehokkuus, sitä vähemmän joudut maksamaan tietokoneen kuluttamasta sähköstä. Suurimmalla osalla korkealaatuisista virtalähteistä on samanlainen hyötysuhde, sen vaihteluväli on enintään 10%, mutta PKKM: n (PPFC) ja AKKM: n (APFC) virtalähteiden hyötysuhde on huomattavasti korkeampi.

Tehokerroin

Parametrina, johon sinun tulee kiinnittää huomiota valittaessa PSU: ta, tehokerroin on vähemmän merkittävä, mutta muut arvot riippuvat siitä. Tehokertoimen pienellä arvolla on pieni hyötysuhteen arvo. Kuten yllä todettiin, tehokertoimen korjaukset tuovat monia parannuksia. Suurempi tehokerroin johtaa pienempiin virtauksiin verkossa.

Teholähteiden muut kuin sähköiset parametrit ja ominaisuudet

Yleensä, kuten sähköisissä ominaisuuksissa, kaikkia sähköisiä parametreja ei ilmoiteta passissa. Vaikka virtalähteen muut kuin sähköiset parametrit ovat myös tärkeitä. Luettelemme tärkeimmät niistä:

käyttölämpötila;
virtalähteen luotettavuus (MTBF);
melutaso, jonka virtalähde on luonut käytön aikana;
virtalähteen tuulettimen nopeus;
virtalähteen paino;
virtajohtojen pituus;
helppokäyttöisyys;
virtalähteen ympäristöystävällisyys;
valtion ja kansainvälisten standardien noudattaminen;
virtalähteen mitat.

Useimmat ei-sähköiset parametrit ovat selkeitä kaikille käyttäjille. Pitäkäämme kuitenkin mielessä merkityksellisemmät parametrit. Useimmat nykyaikaiset virtalähteet ovat hiljaisia, niiden melutaso on noin 16 dB. Vaikka jopa virtalähteessä, jonka passi melutaso on 16 dB, voidaan asentaa tuuletin, jonka pyörimisnopeus on 2000 rpm. Tässä tapauksessa puhaltimen nopeuden ohjauspiiri kytkee sen päälle maksiminopeudella, kun virtalähde on noin 80%, mikä johtaa merkittävään meluun, joskus yli 30 dB.

On myös kiinnitettävä huomiota virtalähteen mukavuuteen ja ergonomiaan. Virtakaapeleiden modulaarisen kytkemisen käytöllä on monia etuja. Tämä on kätevämpi laitteiden kytkentä, vähemmän tilaa tietokonelaukussa, mikä puolestaan \u200b\u200bei ole vain kätevä, vaan myös parantaa tietokonekomponenttien jäähdytystä.

Standardit ja sertifikaatit

Kun ostat PSU: n, sinun on ensin tutkittava sertifikaattien saatavuus ja niiden noudattaminen nykyaikaisten kansainvälisten standardien kanssa. Virtalähteistä löytyy useimmiten seuraavat standardit:

RoHS, WEEE - ei sisällä haitallisia aineita;

UL, cUL - sertifikaatti sen teknisten eritelmien sekä sisäänrakennettujen sähkölaitteiden turvallisuusvaatimusten noudattamisesta;

CE - sertifikaatti, joka osoittaa, että virtalähde on Euroopan komitean direktiivien tiukeimpien vaatimusten mukainen;

ISO - kansainvälinen laatusertifikaatti;

CB - kansainvälinen todistus sen teknisten eritelmien noudattamisesta;

FCC - virtalähteen aiheuttamien sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) ja radiohäiriöiden (RFI) standardien noudattaminen;

TUV - todistus kansainvälisen standardin EN ISO 9001: 2000 vaatimustenmukaisuudesta;

CCC - Kiinan sertifikaatti turvallisuuden, sähkömagneettisten parametrien ja ympäristönsuojelun noudattamisesta.

ATX-muotokerroimelle on myös tietokonestandardeja, jotka määrittelevät virtalähteen mitat, rakenteen ja monet muut parametrit, mukaan lukien sallitut jännitepoikkeamat kuormituksen alaisena. Nykyään ATX-standardista on useita versioita:

ATX 1.3 -standardi;
ATX 2.0 -standardi;
ATX 2.2 -standardi;
ATX 2.3 -standardi.

Ero ATX-standardien versioiden välillä liittyy pääasiassa uusien liittimien käyttöönottoon ja uusiin vaatimuksiin virransyöttölinjoille.

Kun on tarpeen ostaa uusi ATX-virtalähde, sinun on ensin määritettävä virta, jota tarvitaan tietokoneen virran lisäämiseen, johon tämä PSU asennetaan. Sen määrittämiseksi riittää, että summataan järjestelmässä käytettyjen komponenttien teho esimerkiksi ulkoisen.com-sivuston laskurin avulla. Jos tämä ei ole mahdollista, voimme lähteä säännöstä, jonka mukaan keskimääräiselle tietokoneelle, jolla on yksi pelikortti, riittää virtalähde, jonka kapasiteetti on 500–600 wattia.

Kun otetaan huomioon, että suurin osa virtalähteiden parametreistä löytyy vain testaamalla sitä, seuraavaksi suositellaan tutustumista mahdollisten hakijoiden testeihin ja arvosteluihin - teholähteiden malleja, joita on saatavilla alueellasi ja jotka tyydyttävät tarpeitasi ainakin energian suhteen. Jos tämä ei ole mahdollista, on tarpeen valita virtalähteen mukaan nykyaikaisten standardien mukaisesti (mitä suurempi luku, sitä parempi), kun taas teholähteessä on toivottavaa olla AKFC (APFC) -piiri. Virtalähdettä ostettaessa on myös tärkeää kytkeä se päälle, mahdollisuuksien mukaan heti ostopaikkaan tai heti kotiin saapuessa, ja seurata sen toimintaa niin, että virtalähde ei aiheuta ääniä, summeja tai muuta ylimääräistä melua.

Yleensä on välttämätöntä valita virtalähde, joka on tehokas, korkealaatuinen, hyvillä ilmoitetuilla ja todellisilla sähköisillä parametreilla, ja se osoittautuu myös käteväksi toimivaksi ja hiljaiseksi käytön aikana, vaikka siihen kohdistuu suuri kuorma. Ja et missään tapauksessa saa säästää pari dollaria ostaessasi virtalähdettä. Muista, että koko tietokoneen vakaus, luotettavuus ja kestävyys riippuvat pääasiassa tämän laitteen toiminnasta.

Artikkeli luettu 167300 kertaa

Tilaa kanavasi

Hei rakkaat ystävät. Kanssasi, kuten aina, Artyom.

Puhutaan tänään tehokkuudesta ( tehokkuus) tietokoneen virtalähteestä ja miksi et tarvitse liian tehokasta virtalähdettä.

Mikä on virtalähteen tehokkuus? Yksinkertaisella ja ymmärrettävällä kielellä tämä on pistorasiasta kuluneen energian (teho watteina) suhde tietokoneen komponentteihin syötettyyn energiaan.

Osa energiasta kuluu virransyöttöpiirin toimintaan sekä komponenttien lämmittämiseen sen käytön aikana.

Mitä korkeampi tehonsyöttöyksikön hyötysuhde (lähempänä 100%), sitä vähemmän se kuluttaa pistorasiasta, koska vähemmän energiaa menetetään sen komponenttien kuumentamisessa käytön aikana.

Videoversio artikkelista:

Katsotaanpa yksinkertaista ja hyvin havainnollistavaa esimerkkiä.

On virtalähde, jonka nimellisteho on 600 wattia, ja sen hyötysuhde on 70%.

Kuinka paljon hän kuluttaa pistorasiasta maksimikuormituksella?

600 wattia x 100% / 70% \u003d 857 wattia.

Toisin sanoen sellainen virtalähde maksimikuormituksella antaa 600 wattia tietokonekomponentteja, mutta itse asiassa se kuluttaa jopa 257 wattia pistorasiasta!

Suuremmalla hyötysuhteella ja samalla virransyöttökapasiteetilla todellinen kulutus pistorasiasta vähenee (kuten myös kevyet laskut).

60-75 prosenttia on tyypillinen hyötysuhde tietokoneen virtalähteelle.

Vuonna 2007 kuitenkin ilmestyi 80 Plus -sertifikaatti, joka lisäsi merkittävästi teholähteiden tehokkuustasoa. Alun perin ei ollut mitään lisäkonsolia, hopeaa, kultaa ja niin edelleen.

Ne ilmestyivät myöhemmin lisäämällä virtalähteen hyötysuhdetta monella prosentilla.

80 Plus -sertifikaatti hyväksyttiin vain 115 voltin syöttöjännitteelle. Myöhemmin kaikki myöhemmät sertifikaatit päästivät eroon tästä haitasta ja testattiin jo 230 voltin syöttöjännitteellä.

Kuvakaappauksessa näet kaikki indikaattorit jokaiselle sertifikaatille 80 Plus.

Kuten näette, suurin hyötysuhde saavutetaan 50%: n kuormitustasolla ja putoaa 100%: n kuormituksella.

Nyt laskemme todellisen kulutuksen pistorasiasta, virtalähteestä, jonka kapasiteetti on 600 wattia, 50%: n kuormalla tietokonekomponentit.

705 Watt 80 Plus hopea

674 wattia 80 plus pronssia

652 wattia 80 plus kultaa

638 Watt 80 Plus Platinum

625 wattia 80 plus titaani

Loppusanat Kahden viimeksi mainitun standardin mukaiset virtalähteet ovat melko kalliita.

Täällä ei yleensä ole mitään syytä maksaa yli. Tämä on tietysti henkilökohtainen mielipiteeni. Vaikka yli 1000 watin tehon osalta nämä standardit ovat melko asiaankuuluvia.

Erityisellä sivustolla voit nähdä, mitkä virtalähteiden mallit on sertifioitu 80 Plus -standardien mukaisesti:

Lasketaan kuinka monta ylimääräistä wattia on, kulutamme virransyöttöyksikön vuodessa, jolla on erilainen sertifikaatti.

– 306 kilowattia. Tietokone toimii 8 tuntia päivässä, jopa 50% virtalähteen kuormituksesta, 365 päivää. Sertifikaatti 80 Plus Hopea, Virtalähde 600 W.

(705 wattia kokonaiskulutus. 705 wattia - 600 wattia (nimellisteho) \u003d 105 wattia. 105 wattia x 8 tuntia x 365 päivää \u003d 306 600 wattia \u003d 306 kilowattia).

– 151 kilowattia. Tietokone toimii 8 tuntia päivässä, jopa 50% virtalähteen kuormituksesta, 365 päivää. Sertifikaatti 80 Plus kulta, virtalähde 600 W.

(Kokonaiskulutus 705 wattia. 652 wattia - 600 wattia (nimellisteho) \u003d 52 wattia. 52 wattia x 8 tuntia x 365 päivää \u003d 151 840 wattia \u003d 151 kilowattia).

151 kilowattia / 365 päivää \u003d 25,5 kilowattia kuukaudessa 80 plus hopea.

306 kilowattia / 365 päivää \u003d 12,5 kilowattia kuukaudessa 80 plus kultaa.

Siten 80 Plus Gold -virtalähteellä voit tosiasiallisesti vähentää ylimääräisen wattimäärän puoleen.

Se tapahtuu, että ihmiset ostavat supervoimakkaita virtalähteitä järjestelmiinsä. Tietysti sinulla on oltava 30 prosentin marginaali, mutta kaiken pitäisi olla kohtuullisissa rajoissa.

Järjestelmäsi, maksimikuormituksella (kun toistat, toistat videota ja niin edelleen), lataa virtalähde vähintään 50%, vain tässä tapauksessa virtalähde voi saavuttaa maksimaalisen hyötysuhteen ja säästää vastaavasti energiaa.

Siksi sinun ei tarvitse ostaa kilowattia GTX 1080- ja Core i7 7700K -järjestelmälle. Ei vain, että maksat vain liian paljon ylimääräisestä virrasta ja jopa todellisesta energiankulutuksesta pistorasiasta.

Tietysti virtalähteessä ei pitäisi olla liian vähän virtaa järjestelmässä kuormassa, mutta tästä ei keskustella.

Loppusanat Voit nähdä, kuinka paljon järjestelmäsi kuluttaa noin laskimen virtalähteen sivuilla.

Toivon, että ymmärrät tietokoneen virtalähteen tehokkuuden ja mihin se lopulta vaikuttaa.

! Kirjoita kommentteihin, minkä virtalähteen olet asentanut (virta ja sertifikaatti, jos sellainen on) ja minkä järjestelmän se toimittaa. Olen kiinnostunut lukemaan.

Jos pidit videoleikkeestä ja artikkelista, jaa ne sitten ystäviesi kanssa sosiaalisiin verkostoihin.

Mitä enemmän lukijoita ja katsojia minulla on, sitä enemmän minulla on motivaatiota luoda uutta ja mielenkiintoista sisältöä :)

Muista myös liittyä VKontakte-ryhmään ja tilata YouTube-kanava.

PSU: n yleisimpaan versioon sisältyy vaihtojännitteen (U) 220 voltin muuntaminen alennettuun vakioon. Lisäksi virtalähteet voivat suorittaa galvaanisen eristyksen tulo- ja lähtöpiirien välillä. Tässä tapauksessa muunnoskerroin (tulo- ja lähtöjännitteiden suhde) voi olla yhtä suuri kuin yksikkö.

Esimerkki tällaisesta käytöstä on sellaisten huoneiden, kuten kylpyhuoneiden, joissa on suuri sähköiskun vaara.

Lisäksi melko usein kotitalousvirtalähteet voidaan varustaa sisäänrakennetuilla lisälaitteilla: stabilisaattoreilla, säätimillä. indikaattorit jne.

TEHOTARVIKKEIDEN TYYPIT ja TYYPIT

Ensinnäkin virtalähteiden luokittelu suoritetaan toimintaperiaatteen mukaisesti. On kaksi päävaihtoehtoa:

muuntaja (lineaarinen);
pulssi (invertteri).

Muuntajalohko koostuu askelmuuntajasta ja muuntajasta, joka muuntaa vaihtovirran tasavirraksi. Seuraavaksi asennetaan suodatin (kondensaattori), joka tasoittaa pulsaatiota ja muita elementtejä (lähtöparametrien vakaaja, suoja oikosulkuja vastaan, korkeataajuiset (HF) häiriösuodattimet).

Muuntajan teholähteen edut:

korkea luotettavuus;
huollettavuus;
rakentamisen yksinkertaisuus;
häiriöiden vähimmäistaso tai niiden puuttuminen;
alhainen hinta.

Haitat - suuri paino, suuret mitat ja alhainen hyötysuhde.

Impulssivoima - invertterijärjestelmä, jossa tapahtuu vaihtojännitteen muuttuminen vakioksi, jonka jälkeen muodostetaan korkeataajuisia pulsseja, jotka käyvät läpi joukon muita muunnoksia (). Galvaanisella eristyksellä varustetussa laitteessa pulssit siirretään muuntajaan ja sen puuttuessa suoraan alipäästösuotimeen laitteen ulostulossa.

Korkean taajuuden signaalien muodostumisen vuoksi virtalähteissä käytetään pienikokoisia muuntajia, mikä mahdollistaa laitteen koon ja painon pienentämisen. Jännitteen vakauttamiseksi käytetään negatiivista takaisinkytkentää, jonka vuoksi lähtö ylläpitää vakiona jännitetasoa riippumatta kuorman suuruudesta.

Kytkentävirtalähteen edut:

tiiviys;
kevyt;
kohtuullinen hinta ja korkea hyötysuhde (jopa 98%).

Lisäksi on huomattava, että on olemassa lisäsuojauksia, jotka varmistavat laitteen turvallisen käytön. Tällaiset PSU: t tarjoavat usein suojan oikosulkua (oikosulkua) ja vikoja vastaan \u200b\u200bkuormituksen puuttuessa.

Miinukset - suuremman piirikomponentin työ ilman galvaanista eristystä, mikä vaikeuttaa korjausta. Lisäksi laite on korkeataajuisten häiriöiden lähde, ja sillä on raja alemmalle kuormitusrajalle. Jos viimeksi mainitun teho on pienempi kuin sallittu parametri, yksikkö ei käynnisty.

TEHOLÄHTEEN PARAMETERIT JA OMINAISUUDET

Virtalähdettä valittaessa on otettava huomioon useita ominaisuuksia, mukaan lukien:

teho;
lähtöjännite ja -virta;
samoin kuin lisävaihtoehtojen ja ominaisuuksien saatavuus.

Virta.

Parametri, joka mitataan W: nä tai V * A: na. Laitetta valittaessa on syytä ottaa huomioon inrush-virtaukset monissa virrankuluttajissa (pumput, kastelujärjestelmät, jääkaapit ja muut). Käynnistyksen yhteydessä virrankulutus kasvaa 5-7 kertaa.

Jäljelle jäävissä tapauksissa virransyöttö valitaan ottaen huomioon käyttölaitteiden kokonaisteho suositellulla marginaalilla 20-30%.

Tulojännite.

Venäjällä tämä parametri on 220 volttia. Jos käytät PSU: ta Japanissa tai Yhdysvalloissa, tarvitset laitteen, jonka tulojännite on 110 volttia. Lisäksi invertterin teholähteissä tämä arvo voi olla - 12/24 volttia.

Ulostulojännite.

Laitetta valittaessa on syytä keskittyä käytetyn kuluttajan nimellisjännitteeseen (merkitty laitekoteloon). Se voi olla 12 volttia, 15,6 volttia ja niin edelleen. Valittaessa kannattaa ostaa tuote, joka on mahdollisimman lähellä vaadittua parametria. Esimerkiksi laitteen virran kytkemiseksi 12,1 V: n virralle sopii 12 V: n lohko

Lähtöjännitteen tyyppi.

Suurin osa laitteista saa stabiloitunutta vakiojännitettä, mutta on myös sellaisia, jotka sopivat jatkuvasti epävakaalle tai muuttuvalle. Tämän kriteerin perusteella valitaan myös malli. Jos kuluttajan tulossa on tarpeeksi epävakaa vakio U, myös stabiloidulla lähtöjännitteellä toimiva PSU toimii.

Lähtövirta.

Tätä parametria ei ehkä ilmoiteta, mutta jos tiedät tehon, se voidaan laskea. Teho (P) on yhtä suuri kuin jännite (U) ja virta (I). Siksi virran laskemiseksi on tarpeen jakaa teho jännitteellä. Käytettävissä oleva parametri on hyödyllinen valittaessa sopiva virtalähde tietylle kuormalle.

Hyvällä tavalla käyttövirran tulisi ylittää 10-20% laitteen suurimmasta virrankulutuksesta.

Tehokkuutta.

Virtalähteen korkea teho ei takaa hyvää suorituskykyä. Yhtä tärkeä parametri on tehokkuus, joka heijastaa energian muuntamisen ja sen siirron laitteelle tehokkuutta. Mitä korkeampi hyötysuhde, sitä tehokkaammin yksikköä käytetään ja sitä vähemmän energiaa kuluu lämmitykseen.

Ylikuormitussuoja.

Monet lähteet on varustettu ylikuormitussuojalla, joka katkaisee virransyötön, jos verkko ylittää virran.

Suojaus syvältä purkautumiselta.

Sen tehtävänä on katkaista virtapiiri, kun akku on täysin tyhjä (tyypillinen keskeytymättömälle virransyötölle). Kun virta on palautettu, laite palautetaan toimintakuntoon.

Edellä lueteltujen vaihtoehtojen lisäksi virtalähde voi tarjota suojan oikosululta, ylikuumenemiselta, ylivirta-, ylijännite- ja alijännitteiltä.

Kaikki tällä sivustolla esitetyt materiaalit ovat vain informatiivisia tarkoituksia, eikä niitä voida käyttää ohjeina ja normatiivisina asiakirjoina.

Ei ole mikään salaisuus, että sen laitteen toiminta, johon se ladataan, riippuu virransyöttöyksikön (jäljempänä BP) oikeasta valinnasta, sen suunnittelusta ja rakennuslaadusta. Yritän tässä puhua virtalähteiden valinnan, laskennan, suunnittelun ja käytön pääpisteistä.

1. Virtalähteen valinta

Ensimmäinen askel on ymmärtää selvästi, mikä oikein kytketään virtalähteeseen. Olemme pääosin kiinnostuneita kuormavirrasta. Tämä on TK: n pääkohta. Tämän parametrin mukaan piiri ja elementtipohja valitaan. Annan esimerkkejä kuormista ja niiden keskimääräisestä virrankulutuksesta

1. LED-valojen valotehosteet (20-1000mA)

2. Valotehosteet pienikokoisissa hehkulampuissa (200mA-2A)

3. Valotehosteet suuritehoisissa lampuissa (jopa 1000A)

4. Pienoispuolijohderadio (100-500mA)

5. Kannettavat äänilaitteet (100mA-1A)

6. Autradio (jopa 20A)

7. Automotive UMZCH (linjalla 12V - 200A)

8. Kiinteä puolijohde UMZCH (lähtöteho enintään 1 kW - 40A)

9. Putki UMZCH (10mA-1A - anodi, 200mA-8A - hehku)

10. HF-putken lähetin-vastaanottimet [luokan C lähtöasteelle on tunnusomaista suurin hyötysuhde] (lähettimen tehoon jopa 1 kW, 5A: iin asti - anodi, 10A: iin - hehku)

11. Puolijohde-HF-lähetin-vastaanottimet, CB (lähettimen teho jopa 100 W, 1 - 5A)

12. VHF-putkiradioasemat (lähettimen tehoon jopa 50 W, 1A saakka - anodi, 3 A saakka - hehku)

13. Puolijohde-VHF-radioasemat (enintään 5A)

14. Puolijohdetelevisiot (enintään 5A)

15. Tietokoneet, toimistolaitteet, verkkolaitteet [LAN-keskittimet, tukiasemat, modeemit, reitittimet] (500mA - 30A)

16. Akkulaturit (enintään 10A)

17. Kodinkoneiden ohjausyksiköt (enintään 1A)

2. Turvallisuussäännöt

Älä unohda, että PSU on minkä tahansa laitteen (TV: tä lukuun ottamatta) korkein jännitesolmu. Missä vaarassa ei ole vain teollinen virtalähdeverkko (220 V). Lamppulaitteiden anodipiirien jännite voi nousta kymmeniin tai jopa satoihin (röntgenjärjestelmissä) kilovolttia (tuhat volttia). Siksi kaikki korkeajänniteosat (mukaan lukien yhteinen johdin) on eristettävä kotelosta. Tämä on hyvin tiedossa niille, jotka asettavat jalkansa järjestelmäyksikköön koskettamaan akkua. Sähkövirta voi olla vaarallinen paitsi ihmisille ja eläimille myös itse laitteelle. Tarkoituksena on katkos ja oikosulku. Nämä ilmiöt eivät vain poista radiokomponentteja, vaan ovat myös erittäin palavia. Tapasin eräitä eristäviä rakenneosia, jotka korkean jännitteen käytön seurauksena lävistettiin ja poltettiin hiileen ja palaivat pois kokonaan, mutta kanavalla. Hiili johtaa virtaa ja luo siten oikosulun (jäljempänä oikosulku) koteloon. Missä ilmeisesti se ei ole näkyvissä. Siksi kahden levylle juotetun johdon välissä tulisi olla etäisyys noin 2 mm / volttia. Jos puhumme tappavista jännitteistä, silloin on oltava mikrokytkimet, jotka irrottavat laitteen automaattisesti, kun seinä poistetaan rakenteen vaarallisesta osasta. Rakenteelliset elementit, jotka kuumenevat käytön aikana (lämpöpatterit, voimakkaat puolijohteet ja sähköiset tyhjiölaitteet, vastukset, joiden teho on yli 2 W), on poistettava levyltä (paras vaihtoehto) tai ainakin nostettava sen yläpuolelle. Radioelementtien lämpenemisestä ei myöskään saa koskea, paitsi tapauksissa, joissa toinen elementti on ensimmäisen lämpötila-anturi. Tällaisia \u200b\u200belementtejä ei saa täyttää epoksihartsilla ja muilla yhdisteillä. Lisäksi ilmaa on toimitettava alueille, joilla energiankulutus on suuri ja tarvittaessa pakkojäähdytys (haihtumiseen saakka). Niin. Pelko kiinni, nyt työstä.

3. Ohmin ja Kirchhoffin laitolivat ja ovat perustana minkä tahansa elektronisen laitteen kehittämiselle.

3.1. Ohmin laki ketjuosasta

Virtalujuus piiriosassa on suoraan verrannollinen osaan syötettyyn jännitteeseen ja kääntäen verrannollinen osan vastukseen. Kaikkien rajoit- tavien, sammutus- ja painolastivastusten toiminta perustuu tähän periaatteeseen.

Tämä kaava on hyvä siinä, että "U": lla voimme tarkoittaa sekä jännitettä kuormassa että jännitettä kuorman kanssa sarjaan kytketyn piirin osassa. Meillä on esimerkiksi 12V / 20W polttimo ja 17V lähde, johon meidän on kytkettävä tämä lamppu. Tarvitsemme vastusta, joka laskee 17 V: n 12: een.

Kuvio 1

Joten tiedämme, että jänniteelementtien sarjakytkennällä ne voivat erota, mutta virta on aina sama missä tahansa piirin osassa. Laskemme lampun kuluttaman virran:

Joten sama virta kulkee vastuksen läpi. Jännitteenä otamme jännitteen pudotuksen sammutusvastuksen yli, koska tämä on todella sama jännite, joka vaikuttaa tähän vastukseen ( )

Yllä olevasta esimerkistä on selvää, että. Ja tämä ei koske vain vastuksia, vaan myös esimerkiksi kaiuttimia, jos laskemme, mikä jännite meidän on tuotava kaiuttimeen, jolla on tietty teho ja vastus, niin että se kehittää tätä voimaa.

Ennen kuin pääsemme siihen, meidän on ymmärrettävä selvästi sisäisen ja lähtövastuksen fyysinen merkitys. Oletetaan, että meillä on jonkinlainen EMF-lähde. Joten, sisäinen (lähtö) vastus on kuvitteellinen vastus, joka on kytketty sarjaan sen kanssa.

Kuvio 2

Luonnollisesti itse asiassa tällaisia \u200b\u200bvastuksia ei ole virtalähteissä, mutta generaattoreilla on käämien vastus, pistorasioissa on johdotuksen vastus, akkuilla on elektrolyytin ja elektrodien vastus jne. Tämä vastus kuormaa kytkettäessä käyttäytyy kuten sarjaan kytketty vastus.

Missä: ε - EMF
I - virran voimakkuus
R - kuormankestävyys
r on lähteen sisäinen vastus

Kaavasta voidaan nähdä, että sisäisen resistanssin kasvaessa teho pienenee sisäisen vastuksen vetäytymisen vuoksi. Tämä käy ilmi myös ketjun osaa koskevasta Ohmin laista.

3.3 Kirchhoffin sääntömeitä kiinnostaa vain yksi asia: piiriin tulevien virtojen summa on yhtä suuri kuin siitä syntyvä virta (virtajen summa). Nuo. riippumatta siitä, mikä kuorma on ja kuinka monta haaraa se ei koostu, yhden syöttöjohtimen virta on yhtä suuri kuin toisen johtimen virta. Itse asiassa tämä johtopäätös on melko ilmeinen, jos puhumme suljetusta piiristä.

Nykyisen virran lakien kanssa kaikki näyttää olevan selvää. Katsotaan kuinka se näyttää oikeassa laitteistossa.

4. Täyttö

VseBP ovat monessa suhteessa samanlaisia \u200b\u200bpiirissä ja elementtipohjassa. Tämä johtuu siitä, että yleensä ne suorittavat samat toiminnot: jännitteenmuutos (aina), tasasuuntaus (useimmiten), vakautus (usein), suojaus (usein). Mieti nyt tapoja toteuttaa nämä toiminnot.

4.1. Jännitteen muutos useimmiten toteutettu eri muuntajien avulla. Tämä vaihtoehto on luotettavin ja turvallisin. On myös muuntajattomia virtalähteitä. Niissä jännitteen pienentämiseksi käytetään virtalähteen ja kuorman väliin sarjaan kytketyn kondensaattorin kapasitanssia. Tällaisten PSU: ien lähtöjännite on täysin riippuvainen kuormavirrasta ja sen läsnäolosta. Tällaiset PSU: t epäonnistuvat jopa lyhytaikaisella kuorman katoamisella. Lisäksi ne voivat vain alentaa jännitettä. Siksi en suosittele tällaisia \u200b\u200bvirtalähteitä REA: n virran kytkemiseksi. Joten lopetamme muuntajat. Lineaarisissa teholähteissä käytetään muuntajaa taajuudella 50 Hz (teollisuusverkon taajuus). Muuntaja koostuu ytimestä, ensiökäämityksestä ja useista toisiokäämistä. Primaarikäämitykseen tuleva vaihtovirta luo magneettisen vuon ytimeen. Tämä virta, kuten magneetti, indusoi EMF sekundaarikäämeissä. Toisiokäämien jännite määräytyy kierrosten lukumäärän perusteella. Toissijaisen käämin kierrosten lukumäärää (jännitettä) primaarikäämin kierrosten lukumäärään (jännite) kutsutaan muunnoskertoimeksi (η). Jos η\u003e 1, muuntajaa kutsutaan asteittaiseksi, muuten - asteittaiseksi. Muuntajia on η \u003d 1. Tällaiset muuntajat eivät muuta jännitettä ja palvelevat vain galvaaninen eristysketjut ( piirejä pidetään galvaanisesti eristettyinä, jos niillä ei ole suoraa yhteistä sähkökosketusta. Vaikka niiden läpi virtaavat virrat voivat toimia toisiinsa. Esimerkiksi "Sininen Hammas"Joko hehkulamppu ja siihen tuotu aurinkoakku tai lähetinantenniin nostettu sähkömoottorin roottori ja staattori tai neonlamppu) Siksi ei ole mitään syytä käyttää niitä BP: ssä. Pulssimuuntajat toimivat samalla periaatteella ainoana erona, että ne eivät syötä jännitettä suoraan pistorasiasta. Ensin se muunnetaan korkeamman taajuuden pulsseiksi (yleensä 15-20 kHz) ja jo nämä pulssit syötetään muuntajan ensiökäämiin. Näiden pulssien toistotaajuutta kutsutaan pulssitetun PSU: n muuntotaajuudeksi. Taajuuden kasvaessa kelan induktanssi kasvaa, joten pulssimuuntajien käämitykset sisältävät vähemmän kierroksia verrattuna lineaarisiin. Tämä tekee niistä pienempiä ja kevyempiä. Pulssiteholähteille on kuitenkin ominaista suurempi häiriötaso, huonommat lämpöolosuhteet ja piirit ovat monimutkaisempia, joten vähemmän luotettavia.

4.2. suoristuskäsittää vaihtuvan (pulssi) virran muuttamisen tasavirraksi. Tämä prosessi koostuu positiivisten ja negatiivisten puoliaaltojen hajoamisesta vastaavissa navoissa. Tätä varten on melko vähän järjestelmiä. Harkitse niitä, joita käytetään yleisimmin.

4.2.1. Neljännesilta

kuva 3

Yksinkertaisin puoliaallon tasasuuntauspiiri. Se toimii seuraavasti. Positiivinen puoliaalto kulkee diodin läpi ja lataa C1: n. Diodi estää negatiivisen puoliaallon ja piiri osoittautuu rikki. Tässä tapauksessa kuormaa syötetään kondensaattorin purkauksella. On selvää, että 50 Hz: n toimintaa varten kapasitanssin C1 on oltava suhteellisen suuri alhaisen aaltoilun tason varmistamiseksi. Siksi piiriä käytetään pääasiassa pulssiteholähteissä korkeamman toimintataajuuden vuoksi.

4.2.2 Puolissilta (Latour-Delon-Grenasher doubler)

Kuva 4

Toimintaperiaate on samanlainen kuin neljännesilta, vain tässä ne on kytketty ikään kuin sarjaan. Positiivinen puoliaalto kulkee VD1: n läpi ja lataa C1: n. Negatiivisella puoliaallolla VD1 sulkeutuu ja C1 alkaa purkautua, ja negatiivinen puoliaalto kulkee VD2: n läpi. Siten katodin VD1 ja anodin VD2 väliin ilmestyy jännite, joka on 2 kertaa suurempi kuin muuntajan toisiokäämin jännite (kuva 4a). Tätä periaatetta voidaan käyttää rakentamiseen jakaa BP Tämä on virtalähteen nimi, joka antaa kaksi identtistä suuruudeltaan, mutta vastakkaisella jännitteen merkillä (kuva 4b). Emme saa kuitenkaan unohtaa, että nämä ovat kaksi sarjaan kytkettyä neljännessiltaa ja kondensaattoreiden on oltava riittävän suuria (perustuen vähintään 1000 μF: aan virrankulutuksen 1A: lla).

4.2.3. Täysi silta

Yleisimmällä tasasuuntaajapiirillä on parhaat kuormitusominaisuudet minimaalisella aaltoilutasolla ja sitä voidaan käyttää sekä yksinapaisissa (kuva 5a) että jaettuissa virtalähteissä (kuva 5b).

Kuva 5

Kuvio 5c, d esittää silta-tasasuuntaajan toimintaa.

Kuten jo mainittiin, erilaiset tasasuuntauspiirit karakterisoivat aaltoutuskertoimen eri arvoja. Tasasuuntaajan tarkka laskenta sisältää hankalia laskelmia, ja käytännössä se on harvoin välttämätöntä, joten rajoitumme likimääräiseen laskelmaan, joka voidaan suorittaa taulukon mukaisesti

missä: U 2 - toisiokäämin jännite
I 2 - toisiokäämin suurin sallittu virta
U arr - diodien suurin sallittu käänteisjännite (kenotronit, tyristorit, bensiinimoottorit, ignitronit)
I pr.max - diodien suurin sallittu tasavirta (kenotronit, tiristorit, bensiinimoottorit, sytyttimet)
q 0 - ripple-kerroin ulostulossa
U 0 - tasasuuntaajan lähtöjännite
I 0 - maksimikuormavirta

Tasoituskondensaattorin kapasiteetti voidaan laskea kaavalla

missä: q on aaltokerroin
m - vaihe
f - aaltoilun taajuus
R n - kuormitusvastus ()
Rf - suodatinvastuksen vastus ( tämä on kaava resistiivis-kapasitiivisille suodattimille, mutta vastuksena voit ottaa tasasuuntaajan lähtöresistanssin (muuntajan sisäinen vastus + venttiilien impedanssi))

4.3. suodatus

Ripples häiritsevät virtalähteestä saatavan laitteen toimintaa. Lisäksi ne tekevät stabilointiaineiden käytön mahdottomaksi, koska puoli-aaltojen (absoluuttinen siniaalto) välisissä väleissä jännite laskee melkein nollaan. Tarkastellaan eräitä tasoitussuodattimia.

4.3.1. Passiiviset suodattimetvoivat olla resistiivis-kapasitiivisia induktiivisesti kapasitiivisia ja yhdistettyjä.

Kuva6

Resistiivikapasitiivisille suodattimille (kuva 6) on ominaista suhteellisen suuri jännitehäviö. Tämä johtuu vastuksen käytöstä heissä. Siksi tällaiset suodattimet eivät sovellu käytettäväksi yli 500 mA: n virroilla suurten häviöiden ja tehonhäviön takia. Vastus lasketaan seuraavasti

missä: U vp - tasasuuntaajan lähtöjännite
U p - jännitteen syöttökuorma
I n - kuormavirta

Kuva 7

Induktiivikapasitiivisille suodattimille on ominaista suhteellisen korkea tasoituskyky, mutta niiden massa- ja kokoparametrien suhteen huonompi kuin muut. Perusidea induktiivisesta kapasitiivisesta suodattimesta sen komponenttien reaktanssisuhteessa , ts. suodattimen tulisi olla hyvälaatuista. Itse suodatin lasketaan seuraavan kaavan avulla

Missä: q - tasoituskerroin
m - vaihe
f on taajuus
- induktorin induktanssi
Onko kondensaattorin kapasitanssi.

Amatööriolosuhteissa induktorin sijaan voit käyttää muuntajan ensiökäämiä (ei sitä, josta kaikki saa virtaa) ja sulkea toisiokytkin.

4.3.2. Aktiiviset suodattimet käytetään tapauksissa, joissa passiiviset suodattimet eivät sovellu massa- tai lämpötilaparametreihin. Tosiasia on, että kuten jo mainittiin, mitä suurempi kuormavirta on, sitä suurempi on kondensaattoreiden tasoituskapasiteetti. Käytännössä tämä johtaa tarpeeseen suurikokoisia elektrolyyttikondensaattoreita. Aktiivinen suodatin käyttää transistoria emitterin seuraajapiirissä (kaskadia yhteisellä kollektorilla), joten emitterin signaali toistaa melkein kannassa olevan signaalin (kuva 8)

Kuva 8

R1C1-piiri on laskettu resistiivisti kapasitiivisella suodattimella, virrankulutuksena otetaan vain kantapiirin virta

Kuten kaavasta voidaan nähdä, suodatustila (mukaan lukien tasoituskerroin) riippuu virrankulutuksesta, siksi on parempi korjata se (kuva 9).

Kuva 9

Piiri toimii sillä ehdolla, että missä lähtö lähtöjännite on noin 0,98 Ub toistimen jännitteen pudotuksen seurauksena. Kuormankestävyydeksi otamme R2.

4.3.3 Häiriösuodattimet

Minun on sanottava, että radiohäiriöt voivat tunkeutua paitsi verkosta laitteeseen myös laitteesta verkkoon. Siksi molemmat suunnat olisi suojattava häiriöiltä. Tämä pätee erityisesti pulssiteholähteisiin. Pääsääntöisesti tämä kiehuu pienten kondensaattoreiden (0,01 - 1,0 μF) kytkemiseen piirin suuntaisesti, kuten kuvassa 10 esitetään.

Kuva 10

Kuten tasoitussuodattimien tapauksessa, melusuodattimet toimivat sillä ehdolla, että kondensaattorien kapasitanssi kohinan taajuudella on paljon pienempi kuin kuormitusvastus.

On mahdollista, että häiriöt eivät johdu spontaanista virran pudotuksesta verkossa tai laitteessa, vaan jatkuvasta ”värähtelystä”. Tämä koskee esimerkiksi pulssiteholähteitä tai lähettimiä puhelinsoitotilassa. Tässä tapauksessa voidaan tarvita myös induktioeristys (kuva 11).

Kuva 11

Kondensaattorit on kuitenkin valittava siten, että kuristimien ja muuntajan käämeissä ei ole resonanssia.

4.4. vakauttaminen

On olemassa joukko laitteita, lohkoja ja solmuja, jotka voivat toimia vain stabiloiduista virtalähteistä. Esimerkiksi generaattorit, joissa kondensaattorien lataus- / purkamisnopeus OS-piireissä riippuu jännitteestä ja siten generoidun signaalin taajuudesta ja muodosta. Siksi PSU: ssa lähtöjännite vakautetaan useimmiten, kun taas virta vakautetaan useimmiten latureissa ja UPS-laitteissa, ja silloinkin ei aina. Jännitteen vakauttamiseksi on monia tapoja, mutta käytännössä useimmiten parametriset stabilisaattorit muodossa tai toisessa. Mieti heidän työtä.

4.4.1. Yksinkertaisin stabilisaattorikoostuu zener-diodista ja rajoittavasta vastuksesta (kuva 12).

Kuva 12

Tällaisen stabilointiaineen toimintaperiaate perustuu muutokseen jännitehäviössä rajoittavassa vastuksessa virrasta riippuen. Mitä koko järjestelmä toimii sillä ehdolla, että
Itse asiassa, jos kuorman läpi virtaava virta ylittää vakautusvirran, zener-diodi ei pysty tarjoamaan oikeaa pudotusta rinnakkaisliitosäännön mukaan

Kuten kaavasta voidaan nähdä, piiriin kokonaisvastukseen kohdistuu vähiten vaikutusta. Tosiasia on, että käänteisjännitteen kasvaessa sen käänteinen virta kasvaa, minkä vuoksi se pitää jännitteen tietyissä puitteissa (Ohmin lakia piirilevylle).

4.4.2. Päästöjen seuraaja

Entä jos kulutetun virran tulisi ylittää zener-diodin stabilointivirta?

Kuva 13

Vanha hyvä päästötoistin, luonnollinen virranvahvistin, tulee pelastamiseen. Mikä on lopulta jännitteen pudotus 2% verrattuna virran kasvuun 1000% !? Esittelemme (kuva 13)! Virta on kasvanut noin h 21 kertaa verrattuna zener-diodin stabilointiaineeseen. Emitterin arvo on noin 0,98 UB

4.4.3. Vakautusjännitteen lisääntyminen

Ongelma on ratkaistu, mutta entä jos on tarpeen vakauttaa esimerkiksi 60 V jännite? Tässä tapauksessa on mahdollista kytkeä zener-diodit sarjaan. Siten 60 V on 6 zener-diodia, joiden volyymi on 10 V, tai 5, 12 V (kuva 14).

Kuva 14

Kuten kaikissa sarjapiireissä, sääntö toimii täällä.

missä: on ketjun vakautumisen kokonaisjännite
n on piirin zener-diodien lukumäärä
- kunkin zener-diodin stabilointijännite.

Lisäksi stabilointijännite zener-diodeissa voi vaihdella, mutta vakautusvirran on oltava sama.

4.4.4. Kuormitusvirran lisäys

Siten korkeajänniteongelma on ratkaistu. Jos kuormakapasiteettia (suurin sallittu kuormavirta) vaaditaan, käytetään päästöjä seuraavien kaskaadeja, jotka muodostavat yhdiste transistori (kuva 15) .

Kuva 15

Parametrinen stabilisaattori ja emitterin seuraaja lasketaan samalla tavalla kuin aikaisemmissa kaavioissa. R2 sisältyy VT2: n pohjan potentiaalisen tyhjennyspiirin piiriin, kun VT1 on suljettu, mutta ehdon on täytyttävä, missä Z VT 1 on VT1: n impedanssi avoimessa tilassa.

4.4.5. Lähtöjännitteen säätö

Joissakin tapauksissa voi olla tarpeen säätää tai säätää stabilointiaineen lähtöjännitettä (kuva 16).

Kuva 16

Tässä piirissä R2: ta pidetään kuormana, ja zener-diodin läpi kulkevan virran on ylitettävä R2: n läpi kulkeva virta. On syytä muistaa, että jos jännite alennetaan arvoon "0", niin syöttöjännite johdetaan keräilijän ja tukikohdan liitoskohtaan. Jos transistorin ilmoitettu tila ei saavuta tätä jännitettä, transistori vioittuu väistämättä. On myös huomattava, että päästöjä seuraavilla stabilisaattoreiden ulostulossa suuren kapasiteetin kondensaattorit ovat erittäin vaarallisia. Tosiasia on, että tässä tapauksessa transistori on kerrostettu kahden suuren kapasitanssin väliin. Jos lähtökondensaattori purkautuu, silloin tasoituskondensaattori purkautuu transistorin kautta ja transistori epäonnistuu ylivirtanen vuoksi. Jos tasoituskondensaattori purkautuu, emitterin jännite nousee korkeammaksi kuin kollektorissa, mikä johtaa väistämättä transistorin rikkoutumiseen.

4.4.6 Virran vakauttaminenharvoin käytetty. Esimerkiksi akkulaturit. Helpoin ja luotettavin tapa vakauttaa virta on käyttää kaskadia, jolla on yhteinen pohja ja LED stabiloivana elementtinä.

Kuva 17

Tällaisen piirin toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen: kuorman läpi kulkevan virran pienentyessä kaskadin jännitteen pudotus vähenee. Siten jännite nousee kuormituksessa, ja siksi (Ohmin lain mukaan) ja virta. Ja kasvaakseen halutun rajan yläpuolelle virta ei salli ledin kiinnittämän transistorin perustilaa, ts. vahvistus ei salli tällaisen virran tuottoa, koska transistori toimii kylläisyystilassa.

missä: R1 - vastuksen R1 vastus
U pr.sv - eteenpäin suuntautuva jännite LEDissä
U BE.nas - emitterin ja kannan välinen jännite kyllästystilassa
I H on vaadittava kuormavirta.

missä: R2 on vastuksen R2 vastus
E - vakaajan tulojännite
U pr.sv - LEDin enimmäislähtöjännite
I pr. Max - LEDin enimmäisvirtavirta.

Pulssiteholähteitä tarkastellaan artikkelin toisessa osassa.

Sisältö:

Latausten siirtämisessä suljetun piirin sisällä virranlähde suorittaa tietyn työn. Se voi olla hyödyllinen ja kattava. Ensimmäisessä tapauksessa virtalähde siirtää varaukset ulkoisessa piirissä suorittaen työn, ja toisessa tapauksessa varaukset liikkuvat koko piirissä. Tässä prosessissa virranlähteen hyötysuhteella, joka määritetään piirin ulkoisen ja kokonaisvastuksen suhteena, on suuri merkitys. Jos lähteen sisäinen vastus ja kuorman ulkoinen vastus ovat yhtä suuret, puolet kaikesta voimasta häviää itse lähteessä ja toinen puoli kohdistetaan kuormalle. Tässä tapauksessa hyötysuhde on 0,5 tai 50%.

Piirihyötysuhde

Tarkasteltava tehokkuus liittyy ensisijaisesti fyysisiin suuruuksiin, jotka kuvaavat sähkön muunto- tai siirtonopeutta. Niiden joukossa ensinnäkin on watteina mitattu teho. Sen määrittämiseen on useita kaavoja: P \u003d U x I \u003d U2 / R \u003d I2 x R.

Sähköpiireissä voi olla erilainen jännitearvo ja vastaavasti varauksen määrä, ja suoritettu työ eroaa myös kussakin tapauksessa. Hyvin usein on tarpeen arvioida nopeus, jolla sähköä siirretään tai muunnetaan. Tämä nopeus on sähköteho, joka vastaa tietyn aikayksikön aikana suoritettua työtä. Kaavan muodossa tämä parametri näyttää seuraavalta: P \u003d A / ∆t. Siksi teos näytetään voiman ja ajan tulona: A \u003d P ∙ ∆t. Käytetään mittayksikkönä.

Jotta voidaan määrittää, kuinka tehokkaasti mitä tahansa laitetta, konetta, sähköpiiriä tai muuta vastaavaa järjestelmää käytetään tehon ja toiminnan, tehokkuuden - tehokkuuden kannalta. Tämä arvo määritellään käytetyn energian suhteena järjestelmään vastaanotetun energian kokonaismäärään. Tehokkuus merkitään η: llä ja määritetään matemaattisesti kaavan muodossa: η \u003d A / Q x 100% \u003d [J] / [J] x 100% \u003d [%], jossa A on kuluttajan suorittama työ, Q on lähteen toimittama energia . Energiansäästölain mukaan hyötysuhteen arvo on aina yhtä suuri tai pienempi kuin yksikkö. Tämä tarkoittaa, että hyödyllinen työ ei voi ylittää sen loppuunsaattamiseen käytettyä energiamäärää.

Siten määritetään minkä tahansa järjestelmän tai laitteen tehonhäviöt sekä niiden käyttökelpoisuusaste. Esimerkiksi johtimissa syntyy tehohäviöitä, kun sähkövirta muunnetaan osittain lämpöenergiaksi. Näiden häviöiden määrä riippuu johtimen vastuksesta, ne eivät ole osa hyödyllistä työtä.

Kaavalla ΔQ \u003d A-Q on ero, joka ilmaisee visuaalisesti tehonhäviön. Tällöin tehohäviöiden kasvun ja johtimen vastuksen välinen suhde on erittäin selvästi nähtävissä. Silmiinpistävin esimerkki on hehkulamppu, jonka hyötysuhde ei ylitä 15%. Loput 85% tehosta muunnetaan lämmöksi, toisin sanoen infrapunasäteilyksi.

Mikä on nykyisen lähteen hyötysuhde?

Koko sähköpiirin harkittu hyötysuhde antaa mahdollisuuden ymmärtää paremmin virtalähteen, jonka kaava koostuu myös eri arvoista, hyötysuhteen fysikaalista olemusta.

Sähkölatausten siirtämisessä suljetussa sähköpiirissä virranlähde suorittaa tietyn työn, joka eroaa hyödyllisestä ja täydellisestä. Hyödyllisen työn suorittamisen aikana virtalähde siirtää varaukset ulkoisessa piirissä. Täydessä työssä lataukset liikkuvat virtalähteen vaikutuksesta jo koko virtapiiriä pitkin.

Ne esitetään kaavojen muodossa seuraavasti:

Hyödyllinen työ - Apolez \u003d qU \u003d IUt \u003d I2Rt.
Koko työ - Apoln \u003d qε \u003d Iεt \u003d I2 (R + r) t.

Tämän perusteella voimme johtaa nykyisen lähteen hyödyllisen ja täyden tehon kaavat:

Nettovoima - Rpolez \u003d Apolez / t \u003d IU \u003d I2R.
Täysiteho - Rpoln \u003d Apoln / t \u003d Iε \u003d I2 (R + r).

Seurauksena virtalähteen hyötysuhdekerroin on seuraava:

r \u003d Apolez / Apoln \u003d Rpolez / Rpoln \u003d U / e \u003d R / (R + r).

Suurin nettovoima saavutetaan tietyllä ulkoisen piirin resistanssiarvolla virtalähteen ja kuorman ominaisuuksista riippuen. On kuitenkin kiinnitettävä huomiota suurimman nettotehon ja maksimaalisen hyötysuhteen yhteensopimattomuuteen.

Virtalähteen tehon ja tehokkuuden tutkiminen

Virtalähteen tehokkuus riippuu monista tekijöistä, jotka tulisi ottaa huomioon tietyssä järjestyksessä.

Ohmin lain mukaisesti voidaan määrittää seuraava yhtälö: i \u003d E / (R + r), jossa E on virtalähteen sähkömoottorivoima ja r on sen sisäinen vastus. Nämä ovat vakioarvoja, jotka eivät riipu muuttuvasta resistanssista R. Niiden avulla voit määrittää sähköpiirin kuluttaman hyödyllisen tehon:

W1 \u003d i x U \u003d i2 x R. Tässä R on sähkön kuluttajan vastus, i on virta piirissä, määritettynä edellisellä yhtälöllä.

Siten tehon arvo, joka käyttää äärellisiä muuttujia, näytetään seuraavassa muodossa: W1 \u003d (E2 x R) / (R + r).

Koska se on välimuuttuja, funktio W1 (R) voidaan tässä tapauksessa analysoida raajojen suhteen. Tätä tarkoitusta varten on tarpeen määrittää R arvo, jolla muuttuvaan vastukseen (R) liittyvän nettotehon ensimmäisen johdannaisen arvo on nolla: dW1 / dR \u003d E2 x [(R + r) 2 - 2 x R x (R + r). ] \u003d E2 x (Ri + r) x (R + r - 2 x R) \u003d E2 (r - R) \u003d 0 (R + r) 4 (R + r) 4 (R + r) 3

Tästä kaavasta voidaan päätellä, että johdannaisen arvo voi olla nolla vain yhdessä olosuhteessa: virtalähteen sähkötehon vastaanottimen (R) resistanssin on saavutettava itse lähteen sisäisen vastuksen arvo (R \u003d\u003e r). Näissä olosuhteissa hyötysuhteen η arvo määritetään virtalähteen hyödyllisen ja täyden tehon suhteena - W1 / W2. Koska virtalähteen energian kuluttajan resistanssi on hyödyllisen tehon maksimipisteessä sama kuin itse virtalähteen sisäinen vastus, tässä tapauksessa hyötysuhde on 0,5 tai 50%.