De efficiëntie van een conventionele voedingseenheid is. Hoe een voeding te kiezen - criteria en kenmerken

Invoering

Een integraal onderdeel van elke computer is een stroomvoorziening. Het is net zo belangrijk als de rest van de computer. Tegelijkertijd wordt de aanschaf van een voeding vrij zelden uitgevoerd, omdat Een goede PSU kan meerdere generaties systemen van stroom voorzien. Bij dit alles moet de aanschaf van een voedingseenheid zeer serieus worden genomen, aangezien het lot van een computer recht evenredig is met de werking van de voedingseenheid.

Voor de implementatie van galvanische isolatie is het voldoende om een \u200b\u200btransformator te maken met de nodige wikkelingen. Maar er is veel stroom nodig om een \u200b\u200bcomputer van stroom te voorzien, vooral voor moderne pc's. Om een \u200b\u200bcomputer van stroom te voorzien, zou een transformator moeten worden gemaakt, die niet alleen groot maar ook erg zwaar zou zijn. Met een toename van de frequentie van de voedingsstroom van de transformator, zijn er, om dezelfde magnetische flux te creëren, minder windingen en een kleiner gedeelte van het magnetische circuit nodig. Bij voedingen op basis van de omvormer is de frequentie van de voedingsspanning van de transformator 1000 of meer keer hoger. Hierdoor kunnen compacte en lichtgewicht voedingen worden gecreëerd.

De eenvoudigste pulsvoeding

Beschouw een blokschema van een eenvoudige schakelende voeding die ten grondslag ligt aan alle schakelende voedingen.

Blokschema van een schakelende voeding.

Het eerste blok zet de wisselspanning van het netwerk om in gelijkspanning. Zo'n omvormer bestaat uit een diodebrug die de wisselspanning gelijkricht en een condensator die de rimpel van de gelijkgerichte spanning egaliseert. Deze bokeh bevat ook extra elementen: netspanningsfilters van de pulsatie van de pulsgenerator en thermistors voor het afvlakken van de stroomstoot op het moment van inschakelen. Deze items zijn echter mogelijk niet beschikbaar om kosten te besparen.

Het volgende blok is een pulsgenerator, die pulsen genereert met een bepaalde frequentie die de primaire wikkeling van de transformator voeden. De frequentie van het genereren van pulsen van verschillende voedingen is verschillend en ligt in het bereik van 30-200 kHz. De transformator vervult de belangrijkste functies van de voedingseenheid: galvanische scheiding van het net en spanningsreductie tot de vereiste waarden.

De wisselspanning die van de transformator wordt ontvangen, wordt door de volgende eenheid omgezet in gelijkspanning. De eenheid bestaat uit spanningsgelijkrichtdiodes en een rimpelfilter. In dit blok is het rimpelfilter veel gecompliceerder dan in het eerste blok en bestaat uit een groep condensatoren en een smoorspoel. Om geld te besparen, kunnen fabrikanten kleine condensatoren installeren, evenals smoorspoelen met een lage inductantie.

De eerste schakelende voeding was een push-pull of single-ended converter. Push-pull betekent dat het generatieproces uit twee delen bestaat. In zo'n converter openen en sluiten twee transistors beurtelings. Dienovereenkomstig opent en sluit een transistor in een single-ended converter. De diagrammen van push-pull en single-pull converters worden hieronder weergegeven.

Schematisch diagram van de omzetter.

Laten we de elementen van het schema in meer detail bekijken:

X2 - voedingsconnector voor het circuit.

X1 - connector waaruit de uitgangsspanning is verwijderd.

R1 - weerstand die de eerste kleine offset op de toetsen instelt. Het is nodig voor een stabielere start van het oscillatieproces in de omzetter.

R2 is de weerstand die de basisstroom op de transistors begrenst, dit is nodig om de transistors te beschermen tegen verbranding.

TP1 - De transformator heeft drie groepen wikkelingen. De eerste uitgangswikkeling vormt de uitgangsspanning. De tweede wikkeling dient als belasting voor de transistors. De derde wekt de stuurspanning voor de transistors op.

Op het eerste moment dat het eerste circuit wordt ingeschakeld, is de transistor een beetje open, omdat via de weerstand R1 wordt een positieve spanning op de basis aangelegd. Door de iets geopende transistor loopt een stroom, die ook door wikkeling II van de transformator stroomt. De stroom die door de wikkeling vloeit, creëert een magnetisch veld. Het magnetische veld zorgt voor spanning in de rest van de transformatorwikkelingen. Hierdoor ontstaat er een positieve spanning op wikkeling III, die de transistor nog meer opent. Het proces gaat door totdat de transistor in de verzadigingsmodus komt. De verzadigingsmodus wordt gekenmerkt door het feit dat met een toename van de toegepaste stuurstroom naar de transistor, de uitgangsstroom ongewijzigd blijft.

Omdat de spanning in de wikkelingen alleen wordt gegenereerd in het geval van een verandering in het magnetische veld, de groei of daling ervan, zal de afwezigheid van een toename van de stroom aan de uitgang van de transistor daarom leiden tot het verdwijnen van de EMF in wikkelingen II en III. Een spanningsval in wikkeling III zal leiden tot een afname van de mate van opening van de transistor. En de uitgangsstroom van de transistor zal afnemen, daarom zal ook het magnetische veld afnemen. Door het magnetische veld te verlagen, ontstaat een spanning met tegengestelde polariteit. De negatieve spanning in wikkeling III zal de transistor nog meer gaan sluiten. Het proces gaat door totdat het magnetische veld volledig is verdwenen. Als het magnetische veld verdwijnt, verdwijnt ook de negatieve spanning in wikkeling III. Het proces begint zich opnieuw te herhalen.

Een push-pull-converter werkt volgens hetzelfde principe, maar het verschil is dat er twee transistors zijn, die om beurten openen en sluiten. Dat wil zeggen, wanneer de ene open is, is de andere gesloten. Het push-pull convertercircuit heeft een groot voordeel, omdat het de gehele hysteresislus van de magnetische geleider van de transformator gebruikt. Het gebruik van slechts één sectie van de hystereselus of magnetisatie in slechts één richting leidt tot het optreden van vele ongewenste effecten die de efficiëntie van de omzetter verminderen en de eigenschappen ervan verslechteren. Daarom wordt in principe overal een push-pull-omzetcircuit met een faseverschuivende transformator gebruikt. In circuits waar eenvoud, kleine afmetingen en laag vermogen nodig zijn, wordt nog steeds een circuit met één uiteinde gebruikt.

ATX-vormfactorvoedingen zonder correctie van de arbeidsfactor

De hierboven besproken converters zijn weliswaar complete apparaten, maar in de praktijk lastig te gebruiken. De frequentie van de omvormer, de uitgangsspanning en vele andere parameters "float", veranderen afhankelijk van veranderingen: voedingsspanning, belasting van de uitgang van de omvormer en temperatuur. Maar als de toetsen worden bestuurd door een controller die voor stabilisatie en verschillende extra functies kan zorgen, dan kunt u het circuit gebruiken om de apparaten van stroom te voorzien. Het voedingscircuit met een PWM-controller is vrij eenvoudig en is over het algemeen een pulsgenerator die is gebouwd op een PWM-controller.

PWM - Pulsbreedtemodulatie. Hiermee kunt u de amplitude van het uitgezonden laagdoorlaatfilter (laagdoorlaatfilter) aanpassen met een verandering in de duur of inschakelduur van de puls. De belangrijkste voordelen van PWM zijn het hoge rendement van eindversterkers en geweldige toepassingsmogelijkheden.

Schema van een eenvoudige voeding met een PWM-controller.

Dit voedingscircuit heeft een laag vermogen en gebruikt een veldeffecttransistor als sleutel, wat het mogelijk maakt om het circuit te vereenvoudigen en extra elementen te verwijderen die nodig zijn om transistortoetsen te besturen. Bij krachtige voedingen heeft de PWM-controller bedieningselementen ("Driver") voor de uitgangstoets. IGBT-transistors worden gebruikt als uitgangsschakelaars in krachtige voedingen.

De netspanning in dit circuit wordt omgezet in gelijkspanning en gaat via de sleutel naar de eerste wikkeling van de transformator. De tweede wikkeling wordt gebruikt om de microschakeling van stroom te voorzien en de feedbackspanning te vormen. De PWM-controller genereert pulsen met een frequentie die wordt ingesteld door het RC-circuit dat is aangesloten op been 4. De pulsen worden toegevoerd aan de ingang van de toets, die ze versterkt. De duur van de pulsen verandert afhankelijk van de spanning op been 2.

Overweeg een echt ATX-voedingscircuit. Het heeft veel meer elementen en er zijn extra apparaten in aanwezig. Het voedingscircuit is conventioneel verdeeld in hoofddelen door rode vierkanten.

ATX-circuit van een voeding van 150-300 W.

Om de microschakeling van de controller van stroom te voorzien en om de stand-byspanning +5 te genereren, die door de computer wordt gebruikt wanneer deze is uitgeschakeld, is er een andere converter in het circuit. In het diagram wordt het aangeduid als blok 2. Zoals u kunt zien, is het gemaakt volgens het schema van een omvormer met één cyclus. Het tweede blok heeft ook extra elementen. Kort gezegd zijn dit absorptieketens voor spanningspieken die worden gegenereerd door de omvormertransformator. Microcircuit 7805 - spanningsstabilisator genereert een stand-byspanning van + 5V uit de gelijkgerichte spanning van de omzetter.

Vaak worden ondermaatse of defecte componenten geïnstalleerd in de stand-by spanningsgenererende eenheid, waardoor de frequentie van de omvormer naar het audiobereik afneemt. Als gevolg hiervan is er een piep te horen van de stroomvoorziening.

Aangezien de voeding wordt gevoed door een 220 V wisselspanningsnet en de omvormer met constante spanning moet worden gevoed, moet de spanning worden omgezet. Het eerste blok corrigeert en filtert de wisselspanning. Dit blok bevat ook een onderdrukkingsfilter tegen ruis gegenereerd door de voeding zelf.

Het derde blok is de TL494 PWM-controller. Het voert alle belangrijke functies van de voeding uit. Beschermt de voeding tegen kortsluiting, stabiliseert uitgangsspanningen en genereert een PWM-signaal om transistorschakelaars te besturen die op een transformator worden geladen.

Het vierde blok bestaat uit twee transformatoren en twee groepen transistorschakelaars. De eerste transformator wekt de stuurspanning voor de uitgangstransistors op. Omdat de TL494 PWM-controller een signaal met een laag vermogen genereert, versterkt de eerste groep transistors dit signaal en draagt \u200b\u200bhet over aan de eerste transformator. De tweede groep transistors, of output, wordt geladen op de hoofdtransformator, die de hoofdvoedingsspanningen vormt. Een dergelijk complexer circuit voor het besturen van de uitgangsschakelaars wordt gebruikt vanwege de complexiteit van het besturen van bipolaire transistors en het beschermen van de PWM-controller tegen hoge spanning.

Het vijfde blok bestaat uit Schottky-diodes, die de uitgangsspanning van de transformator gelijkrichten, en een laagdoorlaatfilter (LPF). Laagdoorlaatfilter bestaat uit elektrolytische condensatoren met een aanzienlijke capaciteit en smoorspoelen. Aan de uitgang van het laagdoorlaatfilter bevinden zich weerstanden die het laden. Deze weerstanden zijn nodig zodat na het uitschakelen de capaciteit van de voedingseenheid niet opgeladen blijft. Aan de uitgang van de netspanningsgelijkrichter bevinden zich ook weerstanden.

De overige elementen die niet in het blok zijn omcirkeld, zijn ketens en vormen "servicesignalen". Deze kettingen zorgen voor het beschermen van de voeding tegen kortsluiting of het bewaken van de gezondheid van de uitgangsspanningen.

ATX-voedingseenheid met een vermogen van 200 W.

Laten we nu eens kijken hoe de elementen zich op de printplaat van de 200 W-voeding bevinden. De afbeelding toont:

Condensatoren die de uitgangsspanningen filteren.

Plaats van niet-gesoldeerde condensatoren van het uitgangsspanningsfilter.

Inductoren die de uitgangsspanningen filteren. De grotere spoel speelt niet alleen de rol van een filter, maar werkt ook als ferromagnetische stabilisator. Hierdoor kunt u spanningsonbalans enigszins verminderen bij ongelijkmatige belasting van verschillende uitgangsspanningen.

Chip PWM-stabilisator WT7520.

Een radiator waarop Schottky-diodes zijn geïnstalleerd voor spanningen van + 3.3V en + 5V, en voor een spanning van + 12V, gewone diodes. Opgemerkt moet worden dat vaak, vooral bij oude voedingen, extra elementen op dezelfde radiator worden geplaatst. Dit zijn spanningsstabilisatie-elementen + 5V en + 3,3V. In moderne voedingen worden op deze straler alleen Schottky-diodes voor alle hoofdspanningen of veldeffecttransistors geplaatst, die als gelijkrichterelement worden gebruikt.

De hoofdtransformator, die alle spanningen vormt, evenals galvanische isolatie van het netwerk.

Een transformator die stuurspanningen genereert voor de uitgangstransistors van de omzetter.

Omvormertransformator die een stand-byspanning van + 5V genereert.

Een straler waarop de uitgangstransistors van de omzetter zijn geplaatst, evenals de transistor van de omzetter die de stand-byspanning vormt.

Lijnspanningsfiltercondensatoren. Het hoeven er niet twee te zijn. Om een \u200b\u200bbipolaire spanning te vormen en een middelpunt te vormen, zijn twee condensatoren van gelijke capaciteit geïnstalleerd. Ze delen de gelijkgerichte netspanning doormidden en vormen zo twee spanningen van verschillende polariteit die op een gemeenschappelijk punt zijn aangesloten. In circuits met unipolaire voeding is er één condensator.

Elementen van het netfilter van harmonischen (interferentie) gegenereerd door de voeding.

Diodes van een diodebrug die de wisselspanning van het netwerk gelijkricht.

ATX-voedingseenheid met een vermogen van 350 W.

De voeding van 350 W is gelijkwaardig. Meteen opvallend is het grote bord, vergrote koellichamen en een grotere omvormertransformator.

Uitgangsspanning filtercondensatoren.

Radiatorkoeldiodes die de uitgangsspanning corrigeren.

PWM-controller AT2005 (analoog van WT7520), die spanningen stabiliseert.

Hoofdtransformator van de omzetter.

Een transformator die een stuurspanning genereert voor de uitgangstransistors.

Transformator voor standby-spanningsomvormer.

Een radiator die de uitgangstransistors van de converters koelt.

Lijnspanningsfilter van voedingsruis.

Diode brugdiodes.

Lijnspanningsfiltercondensatoren.

Het beschouwde schema wordt al heel lang gebruikt in voedingen en wordt nu wel eens aangetroffen.

Voedingen in ATX-formaat met correctie van de arbeidsfactor.

In de beschouwde circuits is de netwerkbelasting een condensator die via een diodebrug met het netwerk is verbonden. De condensator wordt alleen opgeladen als de spanning erop lager is dan de netspanning. Hierdoor wordt de stroom gepulseerd, wat veel nadelen heeft.

Brugspanningsgelijkrichter.

Laten we deze nadelen opsommen:

stromen introduceren hogere harmonischen (ruis) in het netwerk;
grote amplitude van stroomverbruik;
significante reactieve component in het huidige verbruik;
de netspanning wordt gedurende de gehele periode niet gebruikt;
De efficiëntie van dergelijke schakelingen is van weinig belang.

De nieuwe voedingen hebben een verbeterd modern circuit, er is nog een extra eenheid in verschenen - een arbeidsfactorcorrector (PFC). Het realiseert verbetering van de arbeidsfactor. Of, eenvoudiger gezegd, het neemt enkele van de nadelen van de netspanningsbruggelijkrichter weg.

Krachtige formule.

Arbeidsfactor (KM) kenmerkt hoeveel actieve component op vol vermogen is en hoeveel reactief is. In principe kan men zeggen waarom rekening wordt gehouden met reactief vermogen, het is denkbeeldig en profiteert niet.

Power factor formule.

Laten we zeggen dat we een bepaald apparaat hebben, een voeding, met een arbeidsfactor van 0,7 en een vermogen van 300 watt. Uit de berekeningen blijkt dat onze voeding een totaal vermogen (de som van reactief en actief vermogen) meer heeft dan dat erop staat aangegeven. En deze stroom moet worden geleverd door het 220V-voedingsnetwerk. Hoewel dit vermogen niet nuttig is (zelfs de elektriciteitsmeter registreert het niet), bestaat het nog steeds.

Berekening van het totale vermogen van de voeding.

Dat wil zeggen, de interne elementen en netsnoeren moeten geschikt zijn voor 430 W, niet voor 300 W. Stel je een geval voor waarin de arbeidsfactor 0,1 is ... Daarom mag de GORSETTE geen apparaten gebruiken met een arbeidsfactor van minder dan 0,6, en als dat wordt gevonden, krijgt de eigenaar een boete.

Dienovereenkomstig ontwikkelden de campagnes nieuwe voedingscircuits met KKM. Aanvankelijk werd een grote inductantiesmoorspoel aan de ingang gebruikt als een PFC, een dergelijke voeding wordt een voeding met PFC of passieve PFC genoemd. Zo'n voedingseenheid heeft een verhoogde KM. Om de gewenste CM te bereiken, is het noodzakelijk om de voedingen uit te rusten met een grote smoorspoel, aangezien de ingangsweerstand van de voeding van capacitieve aard is vanwege de geïnstalleerde condensatoren aan de uitgang van de gelijkrichter. Het installeren van een smoorspoel verhoogt de massa van de voeding aanzienlijk en verhoogt de KM tot 0,85, wat niet zo veel is.

400 W voeding met passieve vermogensfactorcorrectie.

De afbeelding toont een 400 W FSP-voeding met passieve arbeidsfactorcorrectie. Het bevat de volgende elementen:

Gerectificeerde netspanningsfiltercondensatoren.

Vermogensfactorcorrectie smoorspoel.

Transformator hoofdomvormer.

Sleuteltransformator.

Hulpomvormertransformator (standby-spanning).

Lijnspanningsfilters van de rimpel van de voeding.

Een radiator waarop de uitgangstransistorschakelaars zijn geïnstalleerd.

Een straler waarop diodes zijn geïnstalleerd die de wisselspanning van de hoofdtransformator gelijkrichten.

Ventilatorsnelheid besturingskaart.

Het bord waarop de FSP3528 PWM-controller is geïnstalleerd (analoog aan de KA3511).

Groepstabilisatiesmoorspoel en rimpelfilterelementen voor uitgangsspanning.

Uitgangsspanning rimpel filtercondensatoren.

Throttle-activering voor KM-correctie.

Vanwege het lage rendement van de passieve PFC werd een nieuw PFC-circuit in de voeding geïntroduceerd, dat is gebouwd op basis van een PWM-stabilisator die op een smoorspoel is geladen. Dit circuit biedt veel voordelen voor de stroomvoorziening:

uitgebreid bereik van bedrijfsspanningen;
het werd mogelijk om de capaciteit van de netspanningsfiltercondensator aanzienlijk te verminderen;
significant verhoogde BM;
het verminderen van de massa van de voeding;
verhoging van de efficiëntie van de stroomvoorziening.

Er zijn ook nadelen aan dit schema - dit is een afname van de betrouwbaarheid van de voedingseenheid en een onjuiste werking met sommige ononderbreekbare voedingen bij het schakelen tussen batterij- / netwerkbedrijfsmodi. Een onjuiste werking van dit circuit met een UPS wordt veroorzaakt doordat de capaciteit van het netspanningsfilter in het circuit aanzienlijk is afgenomen. Op het moment dat de spanning korte tijd wegvalt, neemt de stroom van de KKM enorm toe, wat nodig is om de spanning aan de uitgang van de KKM te behouden, waardoor de bescherming tegen kortsluiting (kortsluiting) in de UPS wordt geactiveerd.

Actief correctorcircuit voor arbeidsfactor.

Als je naar het circuit kijkt, dan is het een pulsgenerator die op de inductor wordt geladen. De netspanning wordt gelijkgericht door een diodebrug en naar de schakelaar gevoerd, die wordt belast met een smoorspoel L1 en een transformator T1. De transformator wordt geïntroduceerd voor de terugmelding van de controller met de sleutel. De smoorspoelspanning wordt verwijderd met behulp van diodes D1 en D2. Bovendien wordt de spanning afwisselend verwijderd met behulp van diodes, dan van de diodebrug, dan van de inductor, en worden de condensatoren Cs1 en Cs2 opgeladen. Sleutel Q1 gaat open en de benodigde energie wordt opgeslagen in de smoorspoel L1. De hoeveelheid geaccumuleerde energie wordt geregeld door de duur van de open toestand van de sleutel. Hoe meer energie wordt opgeslagen, hoe meer spanning de choke zal geven. Na het uitschakelen van de sleutel wordt de verzamelde energie door de smoorspoel L1 via de diode D1 teruggevoerd naar de condensatoren.

Met dit werk kunt u de volledige sinusvormige wisselspanning van het netwerk gebruiken in tegenstelling tot circuits zonder PFC, en kunt u de spanning die de omzetter voedt, stabiliseren.

In moderne voedingscircuits worden vaak tweekanaals PWM-controllers gebruikt. Eén microschakeling voert het werk van zowel de converter als de KKM uit. Als resultaat wordt het aantal elementen in het voedingscircuit aanzienlijk verminderd.

Schema van een eenvoudige voeding op een tweekanaals PWM-controller.

Overweeg een eenvoudig 12V-voedingscircuit met een ML4819 tweekanaals PWM-controller. Een deel van de voeding vormt een constante gestabiliseerde spanning van + 380V. Het andere deel is een omvormer die een constante gestabiliseerde spanning van + 12V genereert. KKM bestaat, zoals in het hierboven beschouwde geval, uit de sleutel Q1, de smoorspoel L1 van de feedbacktransformator T1 die erop is geladen. Diodes D5, D6 laden condensatoren C2, C3, C4. De converter bestaat uit twee schakelaars Q2 en Q3, geladen op de transformator T3. De impulsspanning wordt gelijkgericht door het diodesamenstel D13 en gefilterd door de smoorspoel L2 en condensatoren C16, C18. Met behulp van de U2-cartridge wordt de regelspanning voor de uitgangsspanning gegenereerd.

GlacialPower GP-AL650AA voeding.

Overweeg het ontwerp van de voedingseenheid, die een actieve PFC heeft:

Huidige bescherming besturingskaart;
Smoorspoel die fungeert als zowel een spanningsfilter van + 12V en + 5V als een groepsstabilisatiefunctie;
Spanningsfilter smoorspoel + 3.3V;
Een straler waarop de gelijkrichterdiodes van uitgangsspanningen zijn geplaatst;
Belangrijkste convertor transformator;
Transformator die de toetsen van de hoofdconverter bestuurt;
Hulpomvormertransformator (genereert stand-byspanning);
Power factor correctie controller board;
Radiator, koeldiodebrug en hoofdconvertersleutels;
Netspanningsfilters tegen interferentie;
Vermogensfactorcorrector smoorspoel;
Lijnspanningsfiltercondensator.

Ontwerpkenmerken en soorten connectoren

Overweeg de soorten connectoren die op de voeding aanwezig kunnen zijn. De achterwand van de voeding bevat een stopcontact voor het aansluiten van een stroomkabel en een schakelaar. Voorheen zat er naast de netsnoerconnector ook een connector voor de netwerkkabel van de monitor. Andere elementen kunnen optioneel aanwezig zijn:

indicatoren van netspanning of de status van de stroomvoorziening;
ventilator bedieningsknoppen;
knop voor het schakelen van de ingangsnetspanning 110 / 220V;
USB-poorten ingebouwd in de voeding van de USB-hub;
andere.

Ventilatoren worden steeds minder vaak op de achterwand geplaatst en halen lucht uit de voeding. De ventilator wordt steeds meer bovenaan de PSU geplaatst vanwege de grotere ruimte voor de ventilator, waardoor er een groot en stil actief koelelement kan worden geïnstalleerd. Sommige voedingen hebben zelfs twee ventilatoren aan de boven- en achterkant.

Chieftec CFT-1000G-DF voeding.

Een draad met een moederbord-voedingsconnector komt uit de voorwand. In sommige voedingen, modulair, is het, net als andere draden, verbonden via een connector. De onderstaande afbeelding toont de pin-out van de contacten van alle hoofdconnectoren.

U kunt zien dat elke spanning een andere draadkleur heeft:

Gele kleur - +12 V,
Rode kleur - +5 V,
Oranje kleur - + 3.3V,
Zwart is normaal of gewoon.

Voor andere voltages kunnen de draadkleuren per fabrikant verschillen.

De afbeelding toont niet de extra voedingsconnectoren voor videokaarten, omdat deze vergelijkbaar zijn met de extra voedingsconnector voor de processor. Er zijn ook andere soorten connectoren die worden aangetroffen in merkcomputers van DelL, Apple en anderen.

Elektrische parameters en kenmerken van voedingen

De voeding heeft veel elektrische parameters, waarvan de meeste niet in het paspoort zijn aangegeven. Op de zijsticker van de voeding staan \u200b\u200bmeestal slechts een paar basisparameters: bedrijfsspanningen en vermogen.

Stroomvoorziening

Vermogen wordt vaak in grote letters op het etiket aangegeven. Het vermogen van de voeding bepaalt hoeveel elektrische energie kan worden afgegeven aan de apparaten die erop zijn aangesloten (moederbord, videokaart, harde schijf, enz.).

In theorie is het voldoende om het verbruik van de gebruikte componenten op te tellen en een voedingseenheid te selecteren met een iets hoger vermogen voor de reserve. Om het vermogen te berekenen, kunt u bijvoorbeeld de site http://extreme.outervision.com/PSUEngine gebruiken, de aanbevelingen in het paspoort van de videokaart, indien aanwezig, het thermische pakket van de processor, enz. Zijn redelijk geschikt.

Maar in werkelijkheid is alles sindsdien veel gecompliceerder de voeding levert verschillende voltages - 12V, 5V, -12V, 3,3V, etc. Elke spanningslijn is ontworpen voor zijn eigen stroomvoorziening. Het was logisch om te denken dat dit vermogen vast staat en dat hun som gelijk is aan het vermogen van de voeding. Maar in de voeding zit één transformator om al deze spanningen op te wekken die door de computer worden gebruikt (behalve de stand-byspanning van + 5V). Toegegeven, zelden, maar je kunt nog steeds een voeding vinden met twee afzonderlijke transformatoren, maar dergelijke voedingen zijn duur en worden meestal op servers gebruikt. Conventionele ATX-PSU's hebben één transformator. Hierdoor kan de kracht van elke spanningslijn zweven: deze neemt toe als andere lijnen zwak worden belast en neemt af als de andere lijnen zwaar worden belast. Daarom wordt het maximale vermogen van elke regel vaak op de voedingen geschreven, en als gevolg hiervan, als ze worden samengevat, zal het vermogen zelfs meer naar buiten komen dan het werkelijke vermogen van de voeding. Zo kan de fabrikant de consument in verwarring brengen, bijvoorbeeld door te veel nominaal vermogen aan te geven dat de PSU niet kan leveren.

Merk op dat als de computer een onvoldoende voedingseenheid heeft, dit niet-root-werking van de apparaten zal veroorzaken (bevriezen, opnieuw opstarten, klikken van de harde schijfkoppen), tot het onvermogen om de computer aan te zetten. En als een moederbord is geïnstalleerd op een pc die niet is ontworpen voor de kracht van de componenten die erop zijn geïnstalleerd, dan functioneert het moederbord vaak normaal, maar na verloop van tijd branden de stroomconnectoren door hun constante verwarming en oxidatie.

Verbrande connectoren.

Toegestane maximale lijnstroom

Hoewel dit een van de belangrijke parameters van de stroomvoorziening is, let de gebruiker er bij het kopen vaak niet op. Maar wanneer de toegestane stroom op de lijn wordt overschreden, wordt de voeding uitgeschakeld, omdat bescherming wordt geactiveerd. Om het uit te schakelen, moet u de voeding van het netwerk uitschakelen en een tijdje wachten, ongeveer een minuut. Het is de moeite waard om te overwegen dat nu alle meest vraatzuchtige componenten (processor, videokaart) worden gevoed door de + 12V-lijn, daarom moet er meer aandacht worden besteed aan de waarden van de daarvoor aangegeven stromen. Voor hoogwaardige voedingen wordt deze informatie meestal in de vorm van een plaatje (bijvoorbeeld Seasonic M12D-850) of een lijst (bijvoorbeeld FSP ATX-400PNF) op een zijsticker geplaatst.

Voedingen waarvoor dergelijke informatie niet is aangegeven (bijvoorbeeld Gembird PSU7 550W) doen onmiddellijk twijfels rijzen over de kwaliteit van de prestaties en de overeenstemming van het aangegeven vermogen met het echte.

De rest van de parameters van de voedingen zijn niet gereguleerd, maar daarom niet minder belangrijk. Het bepalen van deze parameters is alleen mogelijk door verschillende tests uit te voeren met de voeding.

Bedrijfsspanningsbereik

Onder het bereik van bedrijfsspanningen wordt verstaan \u200b\u200bhet interval van de netspanningswaarden waarbij de voedingseenheid operationeel blijft en de waarden van zijn paspoortparameters. Nu worden er steeds meer voedingen met ACKM (actieve power factor corrector) geproduceerd, waarmee je het bedrijfsspanningsbereik kunt uitbreiden van 110 naar 230. Ook zijn er voedingen met een klein bedrijfsspanningsbereik, zo heeft de FPS FPS400-60THN-P voeding een bereik van 220 tot 240. Als gevolg hiervan zal deze voeding, zelfs in combinatie met een ononderbreekbare massa-voeding, uitschakelen wanneer de netspanning daalt. Dit komt door het feit dat een conventionele UPS de uitgangsspanning regelt in het bereik van 220 V +/- 5%. Dat wil zeggen, de minimale spanning voor het overschakelen naar de batterij zal 209 zijn (en als we rekening houden met de traagheid van de relaisschakeling, kan de spanning zelfs nog lager zijn), wat lager is dan de bedrijfsspanning van de voeding.

Interne weerstand

Interne weerstand kenmerkt de interne verliezen van de voeding wanneer er stroom vloeit. Interne weerstand per type kan worden onderverdeeld in twee typen: normale DC en differentiële AC.

Equivalent circuit van de voedingseenheid.

DC-weerstand is de som van de weerstanden van de componenten waaruit de voeding bestaat: draadweerstand, weerstand van de transformatorwikkelingen, weerstand van de inductiedraden, weerstand van de printplaatsporen, enz. Door de aanwezigheid van deze weerstand daalt de spanning bij toenemende belasting van de voeding. Deze weerstand kan worden gezien door de cross-load-karakteristiek van de PSU uit te zetten. Om deze weerstand te verminderen, werken verschillende stabilisatieschema's in de voedingen.

Cross-load karakteristiek van de voeding.

Differentiële weerstand kenmerkt de interne verliezen van de voeding wanneer de wisselstroom vloeit. Deze weerstand wordt ook wel elektrische impedantie genoemd. Deze weerstand is het moeilijkst te verminderen. Om dit te verminderen, wordt een laagdoorlaatfilter in de voeding gebruikt. Om de impedantie te verminderen, is het niet voldoende om grote condensatoren en spoelen met een hoge inductantie in de voeding te installeren. Het is ook noodzakelijk dat de condensatoren een lage serieweerstand (ESR) hebben en dat de smoorspoelen zijn gemaakt van dikke draad. Het is erg moeilijk om dit fysiek te implementeren.

Uitgangsspanning rimpel

De voeding is een converter die de spanning meer dan eens omzet van AC naar DC. Als gevolg hiervan zijn er pulsaties aan de uitgang van zijn lijnen. Rimpel is een plotselinge verandering in spanning gedurende een korte tijdsperiode. Het grootste probleem met rimpel is dat als een circuit of apparaat geen filter in het voedingscircuit heeft of slecht is, deze rimpelingen door het hele circuit gaan en de prestaties verstoren. Dit is bijvoorbeeld te zien als je het luidsprekervolume op maximaal zet terwijl er geen signalen aan de uitgang van de geluidskaart komen. Er zijn verschillende geluiden te horen. Dit is een rimpel, maar niet noodzakelijkerwijs voedingsruis. Maar als er geen grote schade is aan de werking van een conventionele versterker door rimpelingen, zal alleen het ruisniveau toenemen, en dan kunnen ze bijvoorbeeld in digitale circuits en comparatoren leiden tot valse schakelingen of onjuiste perceptie van invoerinformatie, wat leidt tot fouten of onbruikbaarheid van het apparaat.

Antec Signature SG-850 golfvorm van de uitgangsspanning van de voeding.

Stabiliteit van spanning

Overweeg vervolgens zo'n kenmerk als de stabiliteit van de spanningen die door de voeding worden afgegeven. Tijdens het werk, hoe ideaal de stroomvoorziening ook zou zijn, de voltages veranderen. Een toename van de spanning veroorzaakt voornamelijk een toename van de ruststromen van alle circuits, evenals een verandering in circuitparameters. Voor een vermogensversterker, bijvoorbeeld, verhoogt het verhogen van de spanning het uitgangsvermogen. Het verhoogde vermogen is mogelijk niet bestand tegen sommige elektronische onderdelen en kan doorbranden. Dezelfde toename van het vermogen leidt tot een toename van het gedissipeerde vermogen van elektronische elementen en dientengevolge tot een toename van de temperatuur van deze elementen. Wat leidt tot oververhitting en / of prestatieveranderingen.

Het verlagen van de spanning daarentegen vermindert de ruststroom en verslechtert ook de karakteristieken van de schakelingen, bijvoorbeeld de amplitude van het uitgangssignaal. Wanneer het onder een bepaald niveau zakt, werken bepaalde circuits niet meer. Vooral de elektronica van harde schijven is hier gevoelig voor.

Spanningstoleranties op de voedingskabels worden beschreven in de ATX-norm en mogen gemiddeld niet meer bedragen dan ± 5% van de lijnwaarde.

Voor een complexe weergave van de grootte van de spanningsval wordt een kruisbelastingskarakteristiek gebruikt. Het is een kleurendisplay van het spanningsafwijkingsniveau van de geselecteerde lijn wanneer twee lijnen worden geladen: de geselecteerde en + 12V.

Efficiëntie

Laten we nu kijken naar de efficiëntiecoëfficiënt, of kortweg de efficiëntie. Van school herinneren velen zich: dit is de verhouding tussen nuttig werk en besteed. De efficiëntie laat zien hoeveel van de verbruikte energie is omgezet in bruikbare energie. Hoe hoger het rendement, hoe minder u hoeft te betalen voor het elektriciteitsverbruik van de computer. De meeste hoogwaardige voedingen hebben een vergelijkbare efficiëntie, deze varieert in het bereik van niet meer dan 10%, maar de efficiëntie van voedingen met PCCM (PPFC) en ACKM (APFC) is aanzienlijk hoger.

Krachtfactor

Als een parameter om op te letten bij het kiezen van een voeding, is de arbeidsfactor minder significant, maar andere waarden hangen ervan af. Met een kleine waarde van de arbeidsfactor, zal er ook een lage waarde van de efficiëntie zijn. Zoals hierboven vermeld, brengen arbeidsfactorcorrectors veel verbeteringen met zich mee. Een hogere arbeidsfactor resulteert in lagere netwerkstromen.

Niet-elektrische parameters en kenmerken van voedingen

Gewoonlijk worden, wat betreft elektrische kenmerken, niet alle niet-elektrische parameters in het paspoort aangegeven. Hoewel de niet-elektrische parameters van de voeding ook belangrijk zijn. Laten we de belangrijkste noemen:

bedrijfstemperatuurbereik;
betrouwbaarheid van de stroomvoorziening (MTBF);
geluidsniveau gegenereerd door de voeding tijdens bedrijf;
ventilatorsnelheid van de voeding;
gewicht van de voeding;
lengte van voedingskabels;
makkelijk te gebruiken;
milieuvriendelijkheid van de stroomvoorziening;
naleving van nationale en internationale normen;
afmetingen van de voeding.

De meeste niet-elektrische parameters zijn voor alle gebruikers duidelijk. Laten we echter stilstaan \u200b\u200bbij de meer relevante parameters. De meeste moderne voedingen zijn stil, met een geluidsniveau van ongeveer 16 dB. Hoewel zelfs een voeding met een nominaal geluidsniveau van 16 dB kan worden uitgerust met een ventilator met een rotatiesnelheid van 2000 tpm. In dit geval, wanneer de voeding op ongeveer 80% wordt belast, zal het regelcircuit van de ventilatorsnelheid het op maximale snelheid inschakelen, wat zal leiden tot aanzienlijk geluid, soms meer dan 30 dB.

Het is ook noodzakelijk om aandacht te besteden aan het gemak en de ergonomie van de stroomvoorziening. Het gebruik van modulaire stroomkabelverbindingen heeft veel voordelen. Dit is ook een handigere aansluiting van apparaten, minder ingenomen ruimte in de computerkast, wat op zijn beurt niet alleen handig is, maar ook de koeling van computercomponenten verbetert.

Normen en certificeringen

Bij het kopen van een voedingseenheid moet u allereerst kijken naar de beschikbaarheid van certificaten en de overeenstemming met moderne internationale normen. Op voedingen worden de volgende normen het vaakst aangetroffen:

RoHS, WEEE - bevat geen schadelijke stoffen;

UL, cUL - certificaat voor overeenstemming met de technische kenmerken, evenals veiligheidseisen voor ingebouwde elektrische apparaten;

CE - een certificaat dat aantoont dat de stroomvoorziening voldoet aan de strengste eisen van de richtlijnen van de Europese commissie;

ISO - internationaal kwaliteitscertificaat;

CB - internationaal certificaat van overeenstemming met zijn technische kenmerken;

FCC - Naleving van regelgeving voor elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequentie-interferentie (RFI) gegenereerd door de voeding;

TUV - certificaat van overeenstemming met de vereisten van de internationale norm EN ISO 9001: 2000;

ССС - China certificaat van naleving van veiligheid, elektromagnetische parameters en milieubescherming.

Er zijn ook computerstandaarden voor de ATX-vormfactor, die de afmetingen, het ontwerp en vele andere parameters van de voeding definieert, inclusief de toegestane spanningstoleranties onder belasting. Tegenwoordig zijn er verschillende versies van de ATX-standaard:

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

Het verschil tussen de versies van de ATX-standaarden betreft vooral de introductie van nieuwe connectoren en nieuwe eisen aan de voedingslijnen van de voeding.

Wanneer het nodig wordt om een \u200b\u200bnieuwe ATX-voeding aan te schaffen, moet u eerst bepalen hoeveel stroom er nodig is om de computer waarin deze voeding wordt geïnstalleerd van stroom te voorzien. Om dit te bepalen, volstaat het om de capaciteiten van de componenten die in het systeem worden gebruikt op te sommen, bijvoorbeeld met behulp van een rekenmachine van outervision.com. Mocht dit niet mogelijk zijn, dan kunnen we uitgaan van de regel dat voor een gemiddelde computer met één gamingvideokaart een voeding van 500-600 watt voldoende is.

Aangezien de meeste parameters van voedingen alleen kunnen worden achterhaald door deze te testen, wordt de volgende stap ten zeerste aanbevolen om vertrouwd te raken met de tests en beoordelingen van mogelijke kanshebbers - voedingsmodellen die beschikbaar zijn in uw regio en die tenminste aan uw behoeften voldoen wat betreft de geleverde stroom. Als dit niet mogelijk is, is het noodzakelijk om te kiezen op basis van de conformiteit van de voeding met moderne normen (hoe groter het aantal, hoe beter), terwijl het wenselijk is om een \u200b\u200bACKM-circuit (APFC) in de voeding te hebben. Bij de aanschaf van een voeding is het ook belangrijk om deze, indien mogelijk, direct op de plaats van aankoop of direct bij thuiskomst in te schakelen en te monitoren hoe deze werkt, zodat de stroombron geen piepen, brommen of ander vreemd geluid afgeeft.

Over het algemeen is het noodzakelijk om een \u200b\u200bvoedingseenheid te kiezen die krachtig en van hoge kwaliteit is, met goed aangegeven en echte elektrische parameters, en die ook gemakkelijk te gebruiken en stil is tijdens het gebruik, zelfs met een hoge belasting. En u mag in geen geval een paar dollar besparen bij het kopen van een stroomvoorziening. Onthoud dat de stabiliteit, betrouwbaarheid en duurzaamheid van de gehele computer voornamelijk afhangt van de werking van dit apparaat.

Artikel 167300 keer gelezen

Abonneer u op onze kanalen

Hallo lieve vrienden. Artem is zoals altijd bij je.

Laten we het vandaag hebben over efficiëntie ( efficiëntie) computervoeding en waarom je geen extra krachtige voeding nodig hebt.

Wat is de efficiëntie van een stroomvoorziening? In eenvoudige en begrijpelijke taal is dit de verhouding tussen de verbruikte energie (vermogen in watt) van het stopcontact tot de energie die wordt geleverd door de computercomponenten.

Een deel van de energie wordt besteed aan de werking van het voedingscircuit en aan het verwarmen van de componenten tijdens de werking.

Hoe hoger de efficiëntie van de voedingseenheid (dichter bij 100%), hoe minder deze uit het stopcontact verbruikt, omdat er minder energie verloren gaat om de componenten tijdens bedrijf op te warmen.

Videoversie van het artikel:

Laten we eens kijken naar een eenvoudig en zeer illustratief voorbeeld.

Er is een voedingseenheid met een nominaal vermogen van 600 watt en het rendement is 70%.

Hoeveel verbruikt hij bij maximale belasting uit het stopcontact?

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

Dat wil zeggen, een dergelijke voedingseenheid zal bij maximale belasting 600 watt aan de computercomponenten geven, maar in feite zal het zelfs 257 watt meer uit het stopcontact verbruiken!

Met een hoger rendement en dezelfde stroomtoevoer zal het werkelijke verbruik uit het stopcontact afnemen (evenals de lichtrekeningen).

60-75 procent is de typische efficiëntie van een computervoeding.

In 2007 verscheen echter de 80 Plus-certificering, die de efficiëntie van voedingen aanzienlijk verhoogde. Aanvankelijk waren er geen extra consoles, Silver, Gold, enzovoort.

Ze verschenen later en verhoogden de efficiëntie van de stroomvoorziening met elk enkele procenten.

De 80 Plus was alleen gecertificeerd voor 115 volt. Later zijn alle volgende certificeringen van dit nadeel afgekomen en zijn ze al getest bij een voedingsspanning van 230 Volt.

In de schermafbeelding ziet u alle statistieken voor elke 80 Plus-certificering.

Zoals u kunt zien, wordt het maximale rendement bereikt bij een belastingsniveau van 50% en neemt af bij 100% belasting.

Laten we nu het werkelijke verbruik van het stopcontact, een voeding van 600 Watt, bij 50% belasting van de computercomponenten berekenen.

705 Watt 80 Plus Zilver

674 Watt 80 Plus Brons

652 Watt 80 Plus Goud

638 watt 80 plus platina

625 Watt 80 Plus Titanium

P.S. PSU's met de laatste twee standaarden zijn vrij duur.

Over het algemeen heeft het hier niet veel zin om te veel te betalen. Dit is natuurlijk mijn persoonlijke mening. Hoewel deze normen voor een vermogen van meer dan 1000 watt behoorlijk relevant zullen zijn.

Op een speciale site kunt u zien welke specifieke modellen voedingen zijn gecertificeerd volgens 80 Plus-normen:

Laten we tellen hoeveel extra watt de voeding in een jaar verbruikt, met verschillende certificeringen.

– 306 kilowatt. De computer draait 8 uur per dag, tot 50% belasting van de voeding, 365 dagen. 80 Plus Silver-certificaat, 600 Watt PSU.

(705 watt totaal verbruik. 705 watt - 600 watt (nominaal vermogen) \u003d 105 watt. 105 watt x 8 uur x 365 dagen \u003d 306.600 watt \u003d 306 kilowatt).

– 151 kilowatt. De computer draait 8 uur per dag, tot 50% belasting van de voeding, 365 dagen. 80 Plus Gold-gecertificeerd, 600 Watt PSU.

(705 watt totaal verbruik. 652 watt - 600 watt (nominaal vermogen) \u003d 52 watt. 52 watt x 8 uur x 365 dagen \u003d 151.840 watt \u003d 151 kilowatt).

151 kilowatt / 365 dagen \u003d 25,5 kilowatt per maand 80 plus zilver.

306 kilowatt / 365 dagen \u003d 12,5 kilowatt per maand 80 plus goud.

Met de 80 Plus Gold PSU kunt u dus de hoeveelheid extra watt die u verbruikt halveren.

Het komt voor dat mensen superkrachtige voedingen kopen voor hun systemen. Je hebt natuurlijk een marge van 30 procent nodig, maar alles moet binnen redelijke grenzen blijven.

Uw systeem, bij maximale belasting (wanneer u afspeelt, video rendert, enzovoort), moet de voeding met minimaal 50% belasten, alleen in dit geval kan de voeding het maximale efficiëntieniveau bereiken en dienovereenkomstig energie besparen.

Daarom hoef je geen Kilowattnik te kopen voor een systeem van een GTX 1080 en een Core i7 7700K. U betaalt niet alleen te veel voor onnodig overtollig vermogen, maar ook voor een toename van het werkelijke stroomverbruik uit het stopcontact.

De voeding mag natuurlijk niet te weinig vermogen hebben voor het systeem in belasting, maar daar wordt niet over gesproken.

P.S. Hoeveel uw systeem ongeveer verbruikt, kunt u zien op de websites van rekenmachines voor stroomvoorziening.

Ik hoop dat het u duidelijk is geworden wat de efficiëntie van een computervoeding is en wat deze uiteindelijk beïnvloedt.

! Schrijf in de opmerkingen welke voedingseenheid u hebt geïnstalleerd (voeding en certificering, indien van toepassing) en welk systeem deze van stroom voorziet. Het zal voor mij interessant zijn om te lezen.

Als je de videoclip en het artikel leuk vond, deel ze dan met je vrienden op sociale netwerken.

Hoe meer lezers en kijkers ik heb, hoe meer motivatie om nieuwe en interessante inhoud te maken :)

Vergeet ook niet lid te worden van de Vkontakte-groep en u te abonneren op het YouTube-kanaal.

De meest voorkomende PSU-optie is het omzetten van 220 volt wisselspanning (U) naar een lagere gelijkspanning. Bovendien kunnen voedingen zorgen voor galvanische isolatie tussen ingangs- en uitgangscircuits. In dit geval kan de transformatieverhouding (de verhouding tussen de ingangs- en uitgangsspanningen) gelijk zijn aan één.

Een voorbeeld van een dergelijk gebruik is de stroomvoorziening van ruimtes met een hoog elektrisch gevaar, zoals badkamers.

Bovendien kunnen huishoudelijke voedingen vaak worden uitgerust met ingebouwde extra apparaten: stabilisatoren, regelaars. indicatoren, etc.

SOORTEN EN SOORTEN STROOMVOORZIENINGEN

Allereerst wordt de classificatie van voedingen uitgevoerd volgens het werkingsprincipe. Er zijn twee hoofdopties:

transformator (lineair);
puls (omvormer).

Transformatorblok bestaat uit een step-down transformator en een gelijkrichter die wisselstroom omzet in gelijkstroom. Vervolgens wordt een filter (condensator) geïnstalleerd die pulsaties en andere elementen gladstrijkt (stabilisator van uitgangsparameters, bescherming tegen kortsluiting, hoogfrequent (RF) interferentiefilter).

Voordelen van een transformatorvoeding:

hoge betrouwbaarheid;
onderhoudbaarheid;
eenvoud van ontwerp;
minimumniveau van interferentie of hun afwezigheid;
lage prijs.

Nadelen - zwaar gewicht, grote afmetingen en laag rendement.

Impulsstroomblok - een omvormersysteem, waarbij de wisselspanning wordt omgezet in gelijkstroom, waarna hoogfrequente pulsen worden opgewekt die een reeks verdere transformaties ondergaan (). In een apparaat met galvanische isolatie worden de pulsen naar de transformator gestuurd en bij afwezigheid daarvan rechtstreeks naar het laagdoorlaatfilter aan de uitgang van het apparaat.

Vanwege de vorming van RF-signalen worden transformatoren van klein formaat gebruikt bij het schakelen van voedingen, waardoor de grootte en het gewicht van het apparaat kunnen worden verminderd. Om de spanning te stabiliseren, wordt negatieve feedback gebruikt, waardoor een constant spanningsniveau aan de uitgang wordt gehandhaafd, ongeacht de grootte van de belasting.

Voordelen van een schakelende voeding:

compactheid;
lichtgewicht;
betaalbare prijs en hoog rendement (tot 98%).

Bovendien moet worden opgemerkt dat er extra beveiligingen zijn die de veiligheid van het apparaat garanderen. Dergelijke PSU's bieden vaak bescherming tegen kortsluiting (SC) en uitval bij afwezigheid van belasting.

Nadelen - het werk van het grotere onderdeel van het circuit zonder galvanische isolatie, wat de reparatie bemoeilijkt. Bovendien genereert het apparaat hoogfrequente interferentie en heeft het een lagere belastingslimiet. Als de capaciteit van de laatste kleiner is dan de toegestane parameter, start de unit niet.

STROOMVOORZIENING PARAMETERS EN KENMERKEN

Bij het kiezen van een voeding moet rekening worden gehouden met een aantal kenmerken, waaronder:

macht;
uitgangsspanning en stroom;
evenals de beschikbaarheid van extra opties en mogelijkheden.

Kracht.

Een parameter die wordt gemeten in W of V * A. Bij het kiezen van een apparaat is het de moeite waard om rekening te houden met de aanwezigheid van inschakelstromen in veel elektrische ontvangers (pompen, irrigatiesystemen, koelkasten en andere). Op het moment van opstarten neemt het stroomverbruik 5-7 keer toe.

Net als in andere gevallen, wordt de voeding gekozen rekening houdend met het totale vermogen van de geleverde apparaten met een aanbevolen marge van 20-30%.

Ingangsspanning.

In Rusland is deze parameter 220 volt. Als u de PSU in Japan of de VS gebruikt, heeft u een apparaat met een ingangsspanning van 110 volt nodig. Bovendien kan deze waarde voor invertervoedingen - 12/24 Volt zijn.

Uitgangsspanning.

Bij het kiezen van een apparaat, moet u zich laten leiden door de nominale spanning van de gebruikte verbruiker (aangegeven op de behuizing van het apparaat). Het kan 12 volt, 15,6 volt, enzovoort zijn. Bij het kiezen is het de moeite waard om een \u200b\u200bproduct te kopen dat zo dicht mogelijk bij de vereiste parameter ligt. Om bijvoorbeeld een 12,1 V apparaat van stroom te voorzien, is een 12 V apparaat geschikt.

Type uitgangsspanning.

De meeste apparaten worden gevoed door een gestabiliseerde constante spanning, maar er zijn er ook die geschikt zijn voor een constante niet-gestabiliseerde of variabele. Rekening houdend met dit criterium wordt ook het ontwerp geselecteerd. Als een ongeregelde constante U aan de ingang voldoende is voor de consument, is een PSU met een gestabiliseerde spanning aan de uitgang ook geschikt.

Uitgangsstroom.

Deze parameter wordt mogelijk niet aangegeven, maar met kennis van het vermogen kan deze worden berekend. Vermogen (P) is gelijk aan spanning (U) maal stroom (I). Daarom is het voor het berekenen van de stroom noodzakelijk om het vermogen te delen door de spanning. De beschikbare parameter is handig om een \u200b\u200bgeschikte voedingseenheid voor een specifieke belasting te kiezen.

Op een goede manier moet de bedrijfsstroom het maximale stroomverbruik van het apparaat met 10-20% overschrijden.

Efficiëntie.

Een grote voedingseenheid is nog geen garantie voor goede prestaties. Een even belangrijke parameter is efficiëntie, die de efficiëntie van energieomzetting en de overdracht ervan naar het apparaat weerspiegelt. Hoe hoger de efficiëntie, hoe efficiënter de unit wordt gebruikt en hoe minder energie er in verwarming gaat.

Overbelastingsbeveiliging.

Veel bronnen zijn uitgerust met een overbelastingsbeveiliging, die ervoor zorgt dat de stroomtoevoer wordt onderbroken als de stroom uit het netwerk wordt overschreden.

Bescherming tegen diepe ontlading.

Zijn taak is om het voedingscircuit te onderbreken wanneer de batterij volledig ontladen is (typisch voor ononderbroken voedingen). Nadat de stroom is hersteld, worden de prestaties van het apparaat hersteld.

Naast de hierboven genoemde opties kan de voedingseenheid bescherming bieden tegen kortsluiting, oververhitting, overstroom, overspanning en onderspanning.

Alle materialen die op deze site worden gepresenteerd, zijn alleen voor informatieve doeleinden en kunnen niet worden gebruikt als richtlijnen en normatieve documenten

Het is geen geheim dat de werking van het apparaat waarop het is geladen afhangt van de juiste keuze van de voedingseenheid (hierna PSU genoemd), het ontwerp en de bouwkwaliteit. Hier zal ik proberen te praten over de belangrijkste punten van selectie, berekening, ontwerp en gebruik van voedingen.

1. Een stroomvoorziening kiezen

De eerste stap is om duidelijk te begrijpen wat er precies op de voeding wordt aangesloten. We zijn vooral geïnteresseerd in de laadstroom. Dit wordt het belangrijkste punt van de TOR. Met deze parameter worden het circuit en de elementbasis geselecteerd. Ik zal voorbeelden geven van belastingen en hun gemiddeld stroomverbruik.

1. Lichteffecten op LED's (20-1000mA)

2. Lichteffecten op miniatuurgloeilampen (200mA-2A)

3. Lichteffecten op krachtige lampen (tot 1000A)

4. Miniatuur halfgeleiderradio-ontvangers (100-500mA)

5. Draagbare audioapparatuur (100mA-1A)

6. Autoradio (tot 20A)

7. Automotive UMZCH (via 12V-lijn tot 200A)

8. Stationaire halfgeleider UMZCH (met een uitgangsvermogen van niet meer dan 1 kW tot 40 A)

9.Lamp UMZCH (10mA-1A - anode, 200mA-8A - verwarming)

10. HF-buiszendontvangers [de eindtrap in klasse C wordt gekenmerkt door het hoogste rendement] (met een zendvermogen tot 1 kW, tot 5A - anode, tot 10A - verwarming)

11. Halfgeleider HF-transceivers, CB (met zendvermogen tot 100W, 1 - 5A)

12. Tube VHF-radiostations (met zendvermogen tot 50W, tot 1A - anode, tot 3A - gloed)

13. Halfgeleider VHF-radiostations (tot 5A)

14. Halfgeleider-tv's (tot 5A)

15. Computers, kantoorapparatuur, netwerkapparatuur [LAN-hubs, toegangspunten, modems, routers] (500mA - 30A)

16. Acculaders (tot 10A)

17. Besturingseenheden voor huishoudelijke apparaten (tot 1A)

2. Veiligheidsregels

Laten we niet vergeten dat de PSU het knooppunt met de hoogste spanning is op elk apparaat (behalve misschien een tv). Bovendien is het gevaar niet alleen het industriële elektriciteitsnet (220V). De spanning in de anodecircuits van de lampapparatuur kan tientallen en zelfs honderden (in röntgeninstallaties) kilovolt (duizenden volt) bedragen. Daarom moeten alle hoogspanningssecties (inclusief de gemeenschappelijke draad) worden geïsoleerd van de behuizing. Dit is bekend bij degene die met zijn voet op de systeemeenheid de batterij aanraakte. Elektrische stroom kan niet alleen gevaarlijk zijn voor mens en dier, maar ook voor het apparaat zelf. Dit betekent storingen en kortsluiting. Deze verschijnselen schakelen niet alleen radiocomponenten uit, maar zijn ook zeer brandgevaarlijk. Ik kwam enkele isolerende elementen van constructies tegen, die als gevolg van de hoogspanningstoevoer werden doorgebroken en uitgebrand tot steenkool, en niet volledig verbrand, maar door een kanaal. Steenkool geleidt stroom en veroorzaakt zo een kortsluiting (hierna kortsluiting genoemd) met de behuizing. Bovendien is het uiterlijk niet zichtbaar. Daarom moet er tussen de twee aan het bord gesoldeerde draden een afstand van ongeveer 2 mm per volt zijn. Als we het hebben over dodelijke spanningen, dan moet de behuizing worden voorzien van microschakelaars die het apparaat automatisch spanningsloos maken wanneer de muur wordt verwijderd uit het gevaarlijke deel van de constructie. Structurele elementen die tijdens bedrijf erg heet worden (radiatoren, krachtige halfgeleider- en vacuümapparaten, weerstanden met een vermogen van meer dan 2W) moeten van het bord worden verwijderd (de beste optie) of er in ieder gevalboven worden opgetild. Het is ook niet toegestaan \u200b\u200bom de behuizingen van de verwarmingsradio-elementen aan te raken, behalve in die gevallen waarin het tweede element de temperatuursensor van het eerste is. Dergelijke elementen mogen niet worden ingebed met epoxy of andere verbindingen. Bovendien moet er gezorgd worden voor luchtstroom naar gebieden met een groot gedissipeerd vermogen en, indien nodig, voor geforceerde koeling (tot verdamping). Zo. Angst ingehaald, nu over werk.

3. De wetten van Ohm en Kirchhoffwaren en zullen de basis vormen voor de ontwikkeling van elk elektronisch apparaat.

3.1. De wet van Ohm voor een kettinggedeelte

De stroom in de sectie van het circuit is rechtevenredig met de spanning die op de sectie wordt toegepast en omgekeerd evenredig met de weerstand van de sectie. De werking van alle begrenzings-, dempings- en ballastweerstanden is gebaseerd op dit principe.

Deze formule is goed omdat "U" zowel de spanning over de belasting als de spanning op het circuitgedeelte dat in serie met de belasting is verbonden, kan betekenen. Zo hebben we bijvoorbeeld een 12V / 20W gloeilamp en een 17V bron, waar we deze gloeilamp op moeten aansluiten. We hebben een weerstand nodig die 17V terugbrengt naar 12.

figuur 1

We weten dus dat wanneer de elementen in serie zijn verbonden, de spanningen erop kunnen verschillen, maar de stroom is altijd hetzelfde op elk deel van het circuit. Laten we de stroom berekenen die door de gloeilamp wordt verbruikt:

Dit betekent dat dezelfde stroom door de weerstand loopt. Als spanning nemen we de spanningsval over de dempweerstand, omdat dit eigenlijk dezelfde spanning is die op deze weerstand inwerkt ( )

Uit het bovenstaande voorbeeld is het vrij duidelijk dat. Bovendien geldt dit niet alleen voor weerstanden, maar bijvoorbeeld ook voor luidsprekers, als we berekenen welke spanning er aan een luidspreker met een bepaald vermogen en weerstand moet worden aangelegd om deze dit vermogen te laten ontwikkelen.

Voordat we er op ingaan, moet u de fysieke betekenis van de interne en uitgangsweerstanden duidelijk begrijpen. Stel dat we een bron van EMF hebben. De interne (output) weerstand is dus een denkbeeldige weerstand die er in serie mee is verbonden.

Figuur 2

In feite zijn er in feite geen dergelijke weerstanden in stroombronnen, maar generatoren hebben wikkelweerstand, stopcontacten hebben bedradingsweerstand, batterijen hebben elektrolyt- en elektrodeweerstand, enz. Wanneer de belasting is aangesloten, gedraagt \u200b\u200bdeze weerstand zich precies als een in serie geschakelde weerstand.

Waar: ε - EMF
Ik - huidige sterkte
R - belastingsweerstand
r - bron interne weerstand

De formule laat zien dat bij een toename van de interne weerstand, het vermogen afneemt door een afname van de interne weerstand. Dit is ook te zien aan de wet van Ohm voor het kettinggedeelte.

3.3 De regel van Kirchhoffwe zullen maar in één ding geïnteresseerd zijn: de som van de stromen die het circuit binnenkomen is gelijk aan de stroom (de som van de stromen) die het circuit verlaat. Die. ongeacht de belasting en ongeacht uit hoeveel takken het bestaat, de stroom in een van de voedingsdraden zal gelijk zijn aan de stroom in de tweede draad. Eigenlijk is deze conclusie vrij duidelijk als we het hebben over een gesloten circuit.

Alles lijkt duidelijk te zijn met de wetten van de huidige stroom. Laten we eens kijken hoe het eruit ziet in echte hardware.

4. Vullen

Alle voedingen zijn in veel opzichten vergelijkbaar in circuit en elementbasis. Dit komt door het feit dat ze over het algemeen dezelfde functies vervullen: spanningsverandering (altijd), rectificatie (meestal), stabilisatie (vaak), bescherming (vaak). Laten we nu eens kijken naar manieren om deze functies te implementeren.

4.1. Spanningsverandering meestal geïmplementeerd met behulp van verschillende transformatoren. Deze optie is het meest betrouwbaar en veilig. Er zijn ook transformatorloze voedingen. Ze gebruiken de capaciteit van een condensator die in serie is geschakeld tussen de stroombron en de belasting om de spanning te verlagen. De uitgangsspanning van dergelijke voedingen is volledig afhankelijk van de belastingsstroom en de beschikbaarheid ervan. Zelfs bij een korte onderbreking van de belasting vallen dergelijke voedingen uit. Bovendien kunnen ze alleen de spanning verlagen. Daarom raad ik dergelijke voedingen niet aan voor het voeden van CEA. Dus laten we stilstaan \u200b\u200bbij transformatoren. Lineaire PSU's gebruiken transformatoren van 50 Hz (industriële netwerkfrequentie). De transformator bestaat uit een kern, een primaire wikkeling en meerdere secundaire wikkelingen. Een wisselstroom die naar de primaire wikkeling stroomt, creëert een magnetische flux in de kern. Deze flux veroorzaakt, net als een magneet, een EMF in de secundaire wikkelingen. De spanning op de secundaire wikkelingen wordt bepaald door het aantal windingen. De verhouding tussen het aantal windingen (spanning) van de secundaire wikkeling en het aantal windingen (spanning) van de primaire wikkeling wordt de transformatieverhouding (η) genoemd. Als η\u003e 1, wordt de transformator een step-up genoemd, anders een step-down. Er zijn transformatoren met η \u003d 1. Dergelijke transformatoren veranderen de spanning niet en dienen alleen voor galvanische scheidingkettingen ( circuits worden als galvanisch geïsoleerd beschouwd als ze geen direct gemeenschappelijk elektrisch contact hebben. Hoewel de stromen die er doorheen stromen op elkaar kunnen inwerken. Bijvoorbeeld "Blauw Tand'Of een gloeilamp en een zonnebatterij die ernaar toe wordt gebracht of een rotor en een stator van een elektromotor of een neonlicht dat naar een zenderantenne wordt gebracht). Daarom heeft het geen zin om ze in een voedingseenheid te gebruiken. Pulstransformatoren werken volgens hetzelfde principe met als enige verschil dat ze niet rechtstreeks vanuit het stopcontact van spanning worden voorzien. Eerst wordt het omgezet in pulsen met een hogere frequentie (meestal 15-20 kHz) en deze pulsen worden al naar de primaire wikkeling van de transformator gevoerd. De herhalingssnelheid van deze pulsen wordt de conversiefrequentie van een gepulseerde voeding genoemd. Met toenemende frequentie neemt de inductieve reactantie van de spoel toe, dus de wikkelingen van pulstransformatoren bevatten minder windingen in vergelijking met lineaire. Dit maakt ze compacter en lichter. Gepulseerde voedingen worden echter gekenmerkt door een hoger interferentieniveau, slechtere thermische omstandigheden en zijn complexer qua schakelingen en daarom minder betrouwbaar.

4.2. Rechttrekkenimpliceert de omzetting van wisselstroom (pulsstroom) in gelijkstroom. Dit proces bestaat uit het ontleden van de positieve en negatieve halve golven in hun respectievelijke polen. Er zijn veel schema's om dit te doen. Laten we eens kijken naar degene die het meest worden gebruikt.

4.2.1. Kwart brug

Afb.3

De eenvoudigste halfgolf gelijkrichterschakeling. Het werkt als volgt. De positieve halve golf gaat door de diode en laadt C1 op. De negatieve halve golf wordt geblokkeerd door de diode en het circuit lijkt te zijn verbroken. In dit geval wordt de belasting gevoed door de ontlading van de condensator. Het is duidelijk dat voor werking bij 50 Hz de capaciteit Cl relatief groot moet zijn om een \u200b\u200blaag rimpelniveau te verkrijgen. Daarom wordt het circuit voornamelijk gebruikt in gepulseerde voedingen vanwege de hogere werkfrequentie.

4.2.2 Halve brug (verdubbelaar Latour-Delon-Grenacher)

Afb.4

Het werkingsprincipe is vergelijkbaar met een kwartbrug, alleen zijn ze hier als het ware in serie geschakeld. De positieve halve golf passeert VD1 en laadt C1 op. Op de negatieve halve golf sluit VD1 en begint C1 te ontladen en gaat de negatieve halve golf door VD2. Er verschijnt dus een spanning tussen de kathode VD1 en de anode VD2, die 2 keer hoger is dan de spanning van de secundaire wikkeling van de transformator (Fig. 4a). Dit principe kan worden gebruikt om te bouwen splitsen BP. Dit is de naam van een voedingseenheid die 2 spanningen met dezelfde modulus produceert, maar tegengesteld in teken (Fig. 4b). Men mag echter niet vergeten dat dit 2 kwartbruggen zijn die in serie zijn geschakeld en dat de capaciteit van de condensatoren groot genoeg moet zijn (op basis van minimaal 1000 μF per 1A stroomverbruik).

4.2.3. Volledige brug

De meest voorkomende gelijkrichterschakeling heeft de beste belastingskenmerken met een minimaal rimpelniveau en kan zowel in unipolaire (afbeelding 5a) als in gesplitste voedingen (afbeelding 5b) worden gebruikt.

Afb.5

Figuur 5c, d toont de werking van de bruggelijkrichter.

Zoals reeds vermeld, karakteriseren verschillende gelijkrichterschakelingen verschillende waarden van de rimpelcoëfficiënt. De exacte berekening van de gelijkrichter bevat omslachtige berekeningen en is in de praktijk zelden nodig, daarom beperken we ons tot een benadering bij benadering die kan worden uitgevoerd volgens de tabel

waar: U 2 - spanning van de secundaire wikkeling
Ik 2 - maximaal toelaatbare stroom van de secundaire wikkeling
U arr - Maximaal toegestane sperspanning van diodes (kenotrons, thyristors, gasotrons, ignitrons)
I pr max - Maximaal toelaatbare voorwaartse stroom van diodes (kenotrons, thyristors, gasotrons, ignitrons)
q 0 - rimpelfactor uitgang
U 0 - Uitgangsspanning gelijkrichter
I 0 - maximale laadstroom

De capaciteit van de afvlakcondensator kan worden berekend met de formule

waar: q is de rimpelcoëfficiënt
m - fase
f - rimpel frequentie
R n - belastingsweerstand ()
R f - weerstand van de filterweerstand ( dit is de formule voor RC-filters, maar als weerstand kun je de uitgangsweerstand van de gelijkrichter nemen [interne weerstand van de transformator + impedantie van de kleppen])

4.3. Filtratie

Rimpelingen verstoren de werking van het apparaat, dat wordt gevoed door de voedingseenheid. Bovendien maken ze het voor de stabilisatoren onmogelijk om te werken vanwege het feit dat in de intervallen tussen halve golven (absolute sinusoïde) de spanning tot bijna nul daalt. Laten we eens kijken naar enkele soorten afvlakkingsfilters.

4.3.1. Passieve filterskan resistief-capacitief zijn, inductief-capacitief en gecombineerd.

Afb.6

Resistief-capacitieve filters (afb. 6) worden gekenmerkt door een relatief grote spanningsval. Dit komt door het gebruik van een weerstand erin. Daarom zijn dergelijke filters niet geschikt om met stromen van meer dan 500 mA te werken vanwege hoge verliezen en vermogensdissipatie. De weerstand wordt als volgt berekend

waar: U out - de uitgangsspanning van de gelijkrichter
U p - laad voedingsspanning
Ik n - laad stroom

Afb.7

Inductief-capacitieve filters worden gekenmerkt door een relatief hoog afvlakvermogen, maar ze zijn inferieur aan andere in termen van gewicht en afmetingen. Het belangrijkste idee van een inductief - capacitief filter in de verhouding van de reactantie van zijn componenten , d.w.z. het filter moet een goede kwaliteitsfactor hebben. Het filter zelf wordt berekend met behulp van de volgende formule

Waar: q - afvlakkingsfactor
m - fase
f - frequentie
- inductie van de choke
Is de capaciteit van de condensator.

In amateuromstandigheden kunt u in plaats van een smoorspoel de primaire wikkeling van de transformator gebruiken (niet die van waaruit alles wordt gevoed) en de secundaire wikkeling sluiten.

4.3.2. Actieve filters gebruikt in gevallen waar passieve filters niet geschikt zijn voor gewicht en grootte of temperatuurparameters. Het feit is dat, zoals reeds vermeld, hoe groter de belastingsstroom, hoe groter de capaciteit van de afvlakcondensatoren. In de praktijk resulteert dit in de noodzaak om omvangrijke elektrolytische condensatoren te gebruiken. Het actieve filter gebruikt een transistor in het emittervolgcircuit (trap met een gemeenschappelijke collector), dus het signaal bij de emitter herhaalt praktisch het signaal aan de basis (Fig.8)

Afb.8

Het R1C1-circuit wordt berekend als een resistief - capacitief filter, alleen de stroom in het basiscircuit wordt genomen als het stroomverbruik

Zoals echter uit de formule blijkt, is de filtermodus (inclusief de afvlakkingscoëfficiënt) afhankelijk van het stroomverbruik, dus het is beter om dit op te lossen (afb.9)

Afb.9

De schakeling werkt onder de voorwaarde dat, door een spanningsval in de repeater, de uitgangsspanning circa 0,98U b zal bedragen. We nemen R2 voor de belastingsweerstand.

4.3.3 Interferentiefilters

Ik moet zeggen dat radiostoring niet alleen van het netwerk naar het apparaat kan doordringen, maar ook van het apparaat naar het netwerk. Daarom moeten beide richtingen worden beschermd tegen interferentie. Dit geldt vooral voor pulsvoedingen. In de regel komt dit erop neer dat kleine condensatoren (0,01 - 1,0 μF) parallel aan het circuit worden aangesloten, zoals weergegeven in Fig.10.

Afb.10

Net als in het geval van anti-aliasingfilters werken ruisonderdrukkingsfilters op voorwaarde dat de capaciteit van de condensatoren bij de frequentie van de storing veel kleiner is dan de belastingsweerstand.

Het is mogelijk dat de storing niet het gevolg is van een spontane stroomdaling in het netwerk of apparaat, maar van een constante "trilling". Dit geldt bijvoorbeeld voor pulsvoedingen of telegraafzenders. In dit geval kan ook een inductieve ontkoppeling nodig zijn (afb. 11).

Afb.11

De condensatoren moeten echter zo worden gekozen dat er geen resonantie optreedt in de wikkelingen van de smoorspoelen en transformatoren.

4.4. Stabilisatie

Er zijn een aantal apparaten, blokken en samenstellingen die alleen kunnen werken met gestabiliseerde stroombronnen. Bijvoorbeeld generatoren waarbij de spanning afhangt van de laad- / ontlaadsnelheid van condensatoren in de OS-circuits en dus de frequentie en vorm van het gegenereerde signaal. Daarom is het in een voedingseenheid de uitgangsspanning die het vaakst wordt gestabiliseerd, terwijl de stroom het vaakst wordt gestabiliseerd in laders en UPS, en zelfs dan niet altijd. Er zijn veel manieren om de spanning te stabiliseren, maar in de praktijk de meest voorkomende parametrische stabilisatoren in een of andere vorm. Laten we eens kijken naar hun werk.

4.4.1. De eenvoudigste stabilisatorbestaat uit een zenerdiode en een beperkende weerstand (Fig. 12).

Afb.12

Het werkingsprincipe van een dergelijke stabilisator is gebaseerd op het veranderen van de spanningsval in de begrenzingsweerstand afhankelijk van de stroom. Bovendien werkt de hele regeling mits dat
Inderdaad, als de stroom die door de belasting vloeit de stabilisatiestroom overschrijdt, zal de zenerdiode niet in staat zijn om de juiste daling te leveren volgens de regel voor parallelle verbinding

Zoals je aan de formule kunt zien, heeft de minste weerstand de grootste invloed op de totale weerstand van het circuit. Het feit is dat met een toename van de sperspanning, de sperstroom toeneemt, daarom houdt het de spanning binnen bepaalde limieten (de wet van Ohm voor een deel van het circuit).

4.4.2. Emitter volger

Wat als de verbruikte stroom de stabilisatiestroom van de zenerdiode moet overschrijden?

Afb.13

Onze goede oude zendervolger, een geboren stroomversterker, komt te hulp. Wat is tenslotte een spanningsval van 2% in vergelijking met een stroomwinst van 1000% !? Wij implementeren (fig. 13)! De stroom is met ongeveer een factor h 21 toegenomen in vergelijking met de stabilisator op de zenerdiode. Bij de zender is er ongeveer 0.98U B

4.4.3. Opbouw van stabilisatiespanning

Het probleem is opgelost, maar wat als u de spanning moet stabiliseren, bijvoorbeeld 60V? In dit geval kunt u de zenerdiodes in serie schakelen. 60V is dus 6 zenerdiodes bij 10 V of 5 bij 12 V (Fig. 14).

Afb.14

Zoals bij elk serieel circuit, werkt de regel hier

waar: is de totale spanning van de kettingstabilisatie
n - het aantal zenerdiodes in het circuit
- spanningsstabilisatie van elke zenerdiode.

Bovendien kan de stabilisatiespanning voor zenerdiodes verschillen, maar de stabilisatiestroom moet hetzelfde zijn.

4.4.4. Toenemende laadstroom

Zo is het probleem met hoogspanning opgelost. Als het nodig is om het laadvermogen te vergroten (maximaal toegestane laadstroom), worden emittervolgercascades gebruikt, die zich vormen samengestelde transistor (Afb.15) .

Afb.15

De parametrische stabilisator en emittervolger worden op dezelfde manier berekend als in de vorige circuits. R2 is opgenomen in het circuit om potentialen af \u200b\u200bte voeren van de VT2-basis wanneer VT1 gesloten is, maar er moet aan de voorwaarde worden voldaan, waarbij Z VT 1 de impedantie is van VT1 in de open toestand.

4.4.5. Uitgangsspanning aanpassing

In sommige gevallen is het nodig om de uitgangsspanning van de stabilisator aan te passen of te regelen (afb. 16).

Afb.16

In dit circuit wordt R2 als de belasting beschouwd en de stroom door de zenerdiode moet de stroom door R2 overschrijden. Houd er rekening mee dat als de spanning wordt verlaagd tot "0", de volledige ingangsspanning inwerkt op de collector-basisovergang. Als de aangegeven modus van de transistor deze spanning niet bereikt, zal de transistor onvermijdelijk uitvallen. Er moet ook worden opgemerkt dat grote condensatoren erg gevaarlijk zijn aan de uitgang van stabilisatoren met emittervolgers. Feit is dat in dit geval de transistor is ingeklemd tussen twee grote condensatoren. Als de uitgangscondensator wordt ontladen, wordt de afvlakcondensator ontladen via de transistor en zal de transistor worden beschadigd door overstroom. Als je de afvlakcondensator ontlaadt, zal de spanning bij de emitter hoger worden dan bij de collector, wat ook onvermijdelijk zal leiden tot een uitval van de transistor.

4.4.6 Huidige stabilisatievrij zelden gebruikt. Bijvoorbeeld acculaders. De eenvoudigste en meest betrouwbare manier om de stroom te stabiliseren, is door een podium met een gemeenschappelijke basis en een LED als stabiliserend element te gebruiken.

Afb.17

Het werkingsprincipe van een dergelijk circuit is heel eenvoudig: naarmate de stroom door de belasting afneemt, neemt de spanningsval in de cascade af. Dus de spanning bij de belasting neemt toe, en dus (volgens de wet van Ohm) en de stroom. En de modus van de basis van de transistor gefixeerd door de LED staat niet toe dat de stroom boven de vereiste limiet groeit, d.w.z. de versterkingsfactor laat niet toe om een \u200b\u200bdergelijke stroom aan de uitgang af te geven, omdat de transistor in verzadigingsmodus werkt.

waarbij: R1 de weerstand is van de weerstand R1
U pr.sv - voorwaartse spanning op de LED
U BE.nas - spanning tussen zender en basis in verzadigingsmodus
I H - vereiste laadstroom.

waar: R2 is de weerstand van de weerstand R2
E - ingangsspanning van de stabilisator
U pr.sv - maximale voorwaartse spanning van de LED
I pr Max - maximale voorwaartse stroom van de LED.

Pulsvoedingen worden besproken in het tweede deel van het artikel.

Inhoud:

Tijdens het verplaatsen van ladingen in een gesloten circuit, wordt een bepaald werk gedaan door de stroombron. Het kan handig en compleet zijn. In het eerste geval verplaatst de stroombron de ladingen in het externe circuit tijdens het werk, en in het tweede geval verplaatsen de ladingen zich door het circuit. In dit proces is de efficiëntie van de stroombron van groot belang, gedefinieerd als de verhouding tussen de externe en impedantie van het circuit. Als de interne weerstand van de bron en de externe weerstand van de belasting gelijk zijn, gaat de helft van al het vermogen verloren in de bron zelf en wordt de andere helft vrijgegeven bij de belasting. In dit geval is de efficiëntie 0,5 of 50%.

Efficiëntie van elektrische circuits

De beschouwde efficiëntie wordt voornamelijk geassocieerd met fysieke grootheden die de snelheid van omzetting of transmissie van elektriciteit kenmerken. Onder hen is in de eerste plaats het vermogen, gemeten in watt. Er zijn verschillende formules om het te bepalen: P \u003d U x I \u003d U2 / R \u003d I2 x R.

In elektrische circuits kan er respectievelijk een verschillende spanningswaarde en hoeveelheid lading zijn, en de uitgevoerde werkzaamheden zijn ook in elk geval verschillend. Heel vaak is het nodig om te beoordelen met welke snelheid elektriciteit wordt verzonden of omgezet. Deze snelheid is het elektrische vermogen dat overeenkomt met het werk dat in een bepaalde tijdseenheid wordt uitgevoerd. In de vorm van een formule ziet deze parameter er als volgt uit: P \u003d A / ∆t. Daarom wordt werk weergegeven als het product van kracht en tijd: A \u003d P ∙ ∆t. De maateenheid voor werk wordt gebruikt.

Om te bepalen hoe efficiënt een apparaat, machine, elektrisch circuit of ander soortgelijk systeem is, in termen van vermogen en werking, wordt efficiëntie gebruikt - de efficiëntiecoëfficiënt. Deze waarde wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de verbruikte nuttige energie en de totale hoeveelheid energie die aan het systeem wordt geleverd. Het rendement wordt aangeduid met het symbool η, en wordt wiskundig bepaald in de vorm van de formule: η \u003d A / Q x 100% \u003d [J] / [J] x 100% \u003d [%], waarbij A het werk is dat door de consument wordt verricht, Q de energie is die door de bron wordt gegeven ... Overeenkomstig de wet van behoud van energie is de rendementswaarde altijd gelijk aan of lager dan de eenheid. Dit betekent dat nuttig werk niet meer kan bedragen dan de hoeveelheid energie die aan de voltooiing wordt besteed.

Zo wordt het vermogensverlies in een systeem of apparaat bepaald, evenals de mate van hun bruikbaarheid. In geleiders treedt bijvoorbeeld vermogensverlies op wanneer elektrische stroom gedeeltelijk wordt omgezet in warmte-energie. De hoogte van deze verliezen hangt af van de weerstand van de geleider; ze maken geen deel uit van het nuttige werk.

Er is een verschil, uitgedrukt door de formule ∆Q \u003d A-Q, die duidelijk het vermogensverlies laat zien. De relatie tussen de toename van het vermogensverlies en de weerstand van de geleider is hier heel duidelijk zichtbaar. Het meest opvallende voorbeeld is een gloeilamp waarvan het rendement niet hoger is dan 15%. De resterende 85% van het vermogen wordt omgezet in warmte, dat wil zeggen in infraroodstraling.

Wat is de efficiëntie van een stroombron

Door de overwogen efficiëntie van het hele elektrische circuit kunt u de fysieke essentie van de efficiëntie van de huidige bron beter begrijpen, waarvan de formule ook uit verschillende grootheden bestaat.

Tijdens het verplaatsen van elektrische ladingen langs een gesloten elektrisch circuit, voert een stroombron een bepaald werk uit dat verschilt als nuttig en volledig. Terwijl hij nuttig werk doet, verplaatst de huidige bron ladingen in het externe circuit. Bij volledig werk bewegen de ladingen, onder invloed van de huidige bron, langs het hele circuit.

Ze worden als volgt weergegeven als formules:

Nuttig werk - Apolez \u003d qU \u003d IUt \u003d I2Rt.
Volledig werk - Apoln \u003d qε \u003d Iεt \u003d I2 (R + r) t.

Op basis hiervan is het mogelijk om formules af te leiden voor het bruikbare en totale vermogen van de huidige bron:

Nettovermogen - Ppolez \u003d Apolez / t \u003d IU \u003d I2R.
Schijnbaar vermogen - Ptot \u003d Apolt / t \u003d Iε \u003d I2 (R + r).

Hierdoor krijgt de formule voor het rendement van de stroombron de volgende vorm:

η \u003d Apolis / Apoln \u003d Ppolez / Ptot \u003d U / ε \u003d R / (R + r).

Het maximale bruikbare vermogen wordt bereikt bij een bepaalde waarde van de weerstand van het externe circuit, afhankelijk van de kenmerken van de stroombron en belasting. Er moet echter aandacht worden besteed aan de incompatibiliteit van maximaal nettovermogen en maximale efficiëntie.

Studie van kracht en efficiëntie van een stroombron

De efficiëntie van een stroombron is afhankelijk van veel factoren, die achtereenvolgens moeten worden overwogen.

Om te bepalen, in overeenstemming met de wet van Ohm, is er de volgende vergelijking: i \u003d E / (R + r), waarin E de elektromotorische kracht van de stroombron is en r de interne weerstand. Dit zijn constante waarden die niet afhankelijk zijn van de variabele weerstand R.Met hun hulp kunt u het nuttig vermogen bepalen dat door het elektrische circuit wordt verbruikt:

W1 \u003d i x U \u003d i2 x R. Hier is R de weerstand van de verbruiker van elektriciteit, i is de stroom in het circuit, bepaald door de vorige vergelijking.

De vermogenswaarde met behulp van eindige variabelen wordt dus als volgt weergegeven: W1 \u003d (E2 x R) / (R + r).

Omdat het een tussenvariabele is, kan in dit geval de functie W1 (R) worden geanalyseerd voor een extremum. Hiervoor is het nodig om de waarde van R te bepalen waarbij de waarde van de eerste afgeleide van het bruikbare vermogen behorend bij de variabele weerstand (R) gelijk zal zijn aan nul: 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

Uit deze formule kunnen we concluderen dat de waarde van de afgeleide slechts nul kan zijn onder één voorwaarde: de weerstand van de elektrische stroomontvanger (R) van de stroombron moet de waarde bereiken van de interne weerstand van de bron zelf (R \u003d\u003e r). Onder deze omstandigheden wordt de waarde van het rendement η bepaald als de verhouding tussen het nuttig en totaal vermogen van de huidige bron - W1 / W2. Aangezien op het maximale punt van nuttig vermogen de weerstand van de energieverbruiker van de stroombron gelijk zal zijn aan de interne weerstand van de stroombron zelf, zal in dit geval het rendement 0,5 of 50% zijn.