Выбор источника питания

Виды автомобильных инверторов

Блоки питания для автомобилей принято разделять на категории:

• по качеству амплитуды выходного сигнала;
• по допустимой мощности нагрузки;
• по территориальному расположению производителя.

По синусоиде

Преобразователи могут формировать кривую напряжения нескольких видов:

1. Чистая синусоида без отклонений графика. Рассчитана на подключение любых потребителей. Недостатком оборудования является повышенная цена, поскольку для получения равномерной кривой необходима сложная электронная схема.
2. Модифицированная или аппроксимированная (имеет ступенчатый характер). Оборудование не подходит для подсоединения асинхронных двигателей или электроники. Отклонения кривой вызывают фоновые шумы и повышенный нагрев двигателей с одновременным падением КПД и ресурса.

По мощности

Перед тем как подобрать преобразователь, следует определиться с мощностью нагрузки. Производители указывают пиковое и номинальное значение, которые отличаются в 1,5-2 раза. Нормальный параметр позволяет определить мощность на протяжении длительного времени (например, отдача от 1000 Вт позволяет подсоединять различный электрический инструмент). Рекомендуется приобретать инвертор с запасом по номинальной мощности не менее 20%.

По стране-производителю

Большинство инверторов выпущено на территории Китая, часть изделий собрана в России с использованием китайских комплектующих (трансформаторов, электронных компонентов или деталей корпуса). Подобная практика является нормой

При подборе необходимо обращать внимание на технические параметры и анализировать отзывы покупателей

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило №2: у качественных ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр в/ч сигналов.

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

• апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
• работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
• последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Диапазон значений напряжения и тока

У современных лабораторных блоков питания бывает два типа диапазонов выходных напряжений и токов: фиксированный и с автоматическим ограничением выходной мощности.

Фиксированный диапазон встречается у большинства недорогих лабораторных блоков питания. Такие блоки питания могут выдать любую комбинацию напряжения и тока в пределах своих максимальных значений. Например, одноканальный лабораторный блок питания на 40 В и 15 А может поддерживать на нагрузке напряжение 40 Вольт даже при токе потребления 15 Ампер. При этом, потребляемая нагрузкой мощность составит: 40 В * 15 А = 600 Вт. Всё просто и понятно, но с таким прибором Вы не сможете установить напряжение больше 40 В и ток больше 15 А.

Автоматическое ограничение выходной мощности существенно расширяет диапазон лабораторного блока питания по напряжению и току. Например, модель ITECH IT6952A с такой же максимальной мощностью 600 Вт, может формировать напряжение до 60 В и ток до 25 А в любых комбинациях, при которых выходная мощность ограничена значением 600 Вт. Это значит, что Вы сможете выдать в нагрузку не только 40 В при токе 15 А, а также 60 В при токе 10 А, 24 В при токе 25 А и много других комбинаций. Если сравнивать с лабораторным блоком питания на 600 Вт с фиксированным диапазоном, то очевидно, что лабораторный блок питания с автоматическим ограничением выходной мощности значительно универсальнее и может заменить несколько более простых приборов. На этом рисунке показан диапазон возможных напряжений и токов, которые обеспечивает модель ITECH IT6952A.

Рабочий диапазон напряжений и токов модели ITECH IT6952A, способной заменить несколько лабораторных блоков питания с фиксированным диапазоном.

Поскольку размеры, масса и цена лабораторного блока питания в основном зависят не от напряжения и тока, а от максимальной мощности, то есть смысл всегда выбирать модель с автоматическим ограничением выходной мощности. Это обеспечит универсальность решения за те же деньги.

Выходное напряжение

Не все потребители знают, что напряжение на выходе из некоторых блоков питания поддерживается точно 24 вольта, у некоторых моделей такой точности нет. В некоторых приборах можно выходное напряжение регулировать. То есть, и здесь разнообразие присутствует. Получается так, что блоки питания, работающие в резервном режиме, постепенно снижают напряжение по мере истощения аккумуляторной батареи. Поэтому стабильность работы зависит от емкости АКБ. Но есть на рынке и приборы, у которых напряжение не падает. Обычно это ШИМ-преобразователи, в конструкции которых присутствуют сложные схемы.

Поэтому выбирая блок питания постоянного тока на 24 вольта, необходимо убедиться, какой срок может прибор выдать стабильное напряжение (то есть, определяется диапазон этой величины). Отсюда, в принципе, и длительная работоспособность всей аппаратуры

Кстати, обязательно обращайте внимание на этот показатель, которые производители обязательно указывают в паспорте изделия. Некоторые компании указывают диапазон напряжений и при работе от сети, и при работе от аккумуляторных батарей

Что это такое и зачем нужно — вводная

Начнем мы с «золотого» правила выбора/покупки БП, которое гласит: «Скупой, платит дважды!» (а если скупой, еще и тупой, — то трижды :-)). Запомните его, ведь именно хороший блок питания залог стабильной и долговечной работы компьютера. Покупая дешёвую модель, Вы рискуете погореть, прошу заметить, в буквальном смысле.

Для того, чтобы сделать осознанный и правильный выбор, пробежимся по теории (куда же без нее), а затем «ударимся» в практику и поведаем о правилах выбора.

Итак, блок питания, он же «блокушник», он же  «бэпэшник (и куча других названий) отвечает за обеспечение стабильного и корректного питания (т.е. характеристики не должны выходить за допустимые пределы при различных нагрузках) всех компонентов ПК. Кроме того, от него зависит надежность и сохранность информации на внутренних накопителях (в случае сбоя электросети, скачков напряжения и тп) и то, сколько времени проработают компоненты Вашего «закадычного» друга.

Всем известно, что компьютер подключается к стандартной электрической розетке, но (не всем известно), что его комплектующие не могут получать энергию напрямую из силовой электросети, по двум причинам.

Во-первых, в сети используется переменный ток, а компьютерным компонентам необходим постоянный. Поэтому одной из задач блока питания является «выпрямление» тока.

Во-вторых, разные компоненты компьютера для работы требуют различного напряжения питания, а некоторым необходимо сразу несколько линий с разным напряжением. Таким образом, БП, в числе много прочего, обеспечивает каждое устройство током с необходимыми параметрами и для этого в нем предусмотрено несколько линий питания (см. изображение).

Основными силовыми цепями являются линии напряжения: +3.3В, +5В и +12В. Причем, чем выше напряжение, тем большая мощность передается по данным цепям. Наиболее мощные потребители энергии, такие как видеокарта, центральный процессор и северный мост, используют линии +5В и +12В. На разъемы питания винчестеров и оптических приводов подается напряжение +5В, для электроники и +12В для мотора. Отрицательные напряжения питания −5В и −12В допускают небольшие токи и довольно часто материнской платой не используются.

Как работает импульсный блок питания

Принцип работы импульсного блока питания в корне отличается от действия обычного, трансформаторного блока питания. Изначально напряжение в 220 В проходит через диодный мост, после чего прямой ток поступает в инвертор, т.е. преобразователь напряжения в токи высокой частоты. Это действие может выполняться либо посредством гальванического отделения питающей сети от входной цепи, либо без такового.

Если гальваническая развязка присутствует, то высокочастотный ток подвергается ей при помощи трансформатора. Причем, чем выше будет частота импульсов, тем эффективнее будет работать трансформатор.

Схемы включения каскадов силовых ключей

Само действие такого БП основывается на применении трех элементов, которые содержит схема импульсного блока. Они четко взаимодействуют между собой в процессе работы. Элементы эти следующие:

• контроллер широтно-импульсного модулятора;
• транзисторный блок, который может быть включены по одной из схем — мостовой, полумостовой или же по схеме со средней точкой;
• импульсный трансформатор, у которого имеется первичная и вторичная обмотки, смонтированные на магнитопроводе.

При условии отсутствия гальванической развязки высокочастотного трансформатора тока в схеме нет, а сигнал подается сразу на фильтры НЧ. По сути, все схемы импульсных источников питания идентичны.

Далее попробуем более детально разобрать, как работает каждый из этих трех элементов.

Контроллер широтно-импульсной модуляции

Наверное, не нужно объяснять, что контроллер — это управляющее чем-либо устройство. Если разбирать именно ШИМ в импульсном блоке, то тут закладывается задача создания токов с одной частотой, но с различной длительностью включения. Логической единицей выступает, естественно, сам импульс, ну а нулем — его отсутствие.

Импульсы обусловлены одинаковым периодом колебания, т.е. амплитуда их величин равна. А вот работой электронной схемы позволяет управлять именно отношение продолжительности к самому периоду.

Для того чтобы проще было понять изложенное, можно обратиться к схематическому изображению.

Импульсы, создаваемые ШИМ

Принимая во внимание, что частота тока в сети 220 В равна 50 Гц, можно себе представить, насколько сложна работа, выполняемая контроллером и модулятором ШИМ. Обычно на его выходе образуется ток, с частотой порядка 30-60 кГц

Вообще, широтно-импульсная модуляция в наше время применяется во многих устройствах. И самый яркий тому пример — инверторные сварочные аппараты, где как раз при помощи ШИМ удалось снизить габариты и массу устройства в десятки раз по сравнению с обычными трансформаторными агрегатами.

Транзисторный блок, или каскад силовых ключей

Мощные полевые или IGBT-транзисторы образуют каскад, который также может управляться и менее мощными элементами либо интегральными драйверами. Собраны эти транзисторы могут быть в одну из трех схем: мостовую, полумостовую либо со средней точкой.

Вот, собственно, и все, что можно сказать о силовых ключах импульсного блока питания.

Импульсник, или блок без гальваники

Импульсник, т.е. высокочастотный трансформатор, может быть собран на основе ферритового или альсиферового кольца, на котором и размещены первичная и вторичная обмотки. Они могут выдавать высокочастотный ток с импульсом до 100 кГц. Их работу дополняют различные фильтрующие элементы и диоды.

Если же гальваническая развязка в подобном БП отсутствует, то сигнал напрямую будет поступать на низкочастотный фильтр без какой-либо трансформации. Наглядно это показано на схематическом изображении.

Импульсный блок питания без гальванической развязки

Классификация по схемотехническим решениям

Здесь всего три класса, каждый из которых отличается от остальных способом построения стабилизатора. В данных блоках он должен быть мощным и низковольтным.

Стабилизатор бестрансформаторный

Говорить об этом блоке питания можно так – много недостатков, преимущества сомнительные. К достоинствам можно отнести небольшие размеры и вес. Самый большой недостаток – низкий коэффициент полезного действия. Поэтому эти блоки имеют низкую популярность. Обычно их устанавливают в телевизоры и компьютеры. Пожалуй, и все. К недостатком можно отнести невозможность постоянной работы. То есть, такие блоки питания должны в течение дня обязательно отключаться. Поэтому их в различные системы (охранные, пожарные) не устанавливают. Хотя специалисты уверяют, что будущее именно за этими модификациями

Здесь важно правильно их укомплектовать

ШИМ-стабилизаторы

Если говорить о достоинствах, то это высокий КПД, плюс приемлемая цена (одна из самых низких), если приобретается стабилизатор, работающий на токе выше 3 А. К сожалению, недостатки тоже присутствуют, где самый важный – низкая надежность. Необходимо отметить, что ШИМ-стабилизаторы все чаще стали применяться в системах, где есть необходимость перевести одно напряжение в другое. Поэтому их устанавливают на блоках питания, где есть два выхода: одно для переменного тока, второе для постоянного.

Линейные стабилизаторы

Специалисты сходятся во мнении, что это самые надежные стабилизаторы из всех присутствующих на рынке. Недостатки тоже есть – это большие габариты и вес изделий, плюс высокая цена. К сожалению, и КПД не очень высокого значения.

Но вот что показывает опыт. Выбор блока питания на 24В постоянного тока зависит от того, в какой системе он будет использован. Если дело касается систем сигнализации, охраны и пожаротушения, то на первое место выходят такие характеристики, как запас прочности (долгосрочная эксплуатация) и надежность прибора. Поэтому потребители все чаще выбирают именно линейные модели.

• Во-первых, они легко переносят атмосферное воздействие.
• Во-вторых, не создают помех рядом стоящей аппаратуре.
• В-третьих, если выбирается блок питания до 2 А, то это самые дешевые изделия из всей предлагаемой линейки.
• В-четвертых, не стоит сбрасывать со счетов все восходящую тенденцию снижения потребления электроэнергии различными видами аппаратуры. Так что линейные блоки питания на 24 вольта еще долго будут являться классикой.

Входное напряжение

Здесь ситуация совершенно другая. Все дело в том, что в российских линиях электропередач (кстати, по ГОСТу), напряжение может изменяться от номинального (220В) в пределах ±10%. О чем это говорит? Здесь две позиции:

1. Если напряжение в подающей сети минимальное, а ток максимальный, то диапазон напряжений блок питания может гарантировать и при этом сохранить стабильность самого напряжения.
2. Если напряжение максимальное и то же самое можно отнести и к току, то ни о какой стабилизации говорить нельзя. Просто блок перегреется. Вот вам и большая проблема.

Особенно усугубляется ситуация, если температура окружающей среды повышена (это касается летнего периода). Что делают в этой ситуации некоторые производители? Они просто занижают показатели диапазона напряжений. Но от этого потребителю не становится лучше. Ведь в некоторых регионах России напряжение в сети около 190 вольт является нормой. Отсюда и последствия:

• Аккумуляторы заряжаются не полностью.
• Время работы блоков питания снижается.
• Срыв стабилизации, особенно при резком скачке токопотребления.

Возможно, вам также будет интересно

Введение В последние годы на российском рынке силовой электроники появилось большое количество модульных вторичных источников питания как зарубежного, так и отечественного производства, которые позиционируются для применения в высоконадежных системах, таких как телекоммуникационное оборудование и аппаратура промышленной автоматики. Однако на практике зачастую оказывается, что эти изделия не отвечают современным требованиям надежности, а уровень схемотехнических решений находится

Импульсные DC/DC-преобразователи (конверторы) с непрерывным входным током В отличие от устаревшего понимания термина «конвертОр» как «восстановитель» напряжения первоначального вида, но с измененными параметрами качества (переменного нестабильной частоты в переменное стабильной частоты или постоянного одного уровня в постоянное другого уровня), появившегося по аналогии со сталеплавильными конвертЕрами, к настоящему времени в силовой электронике установилось понимание данного термина как преобразователя постоянного или однополярно-пульсирующего (выпрямленного) напряжения в регулируемое знакопостоянное напряжение с улучшенными или специально заданными показателями

 
Компания NXP Semiconductors анонсировала линейку MOSFET-транзисторов в новом компактном корпусе для SMD-монтажа QFN3333, размером всего 3,3×3,3×1 мм. Линейка транзисторов включает в себя 12 элементов. Транзисторы выполнены по технологии шестого поколения Trench 6 и обладают малым сопротивлением канала RDSon 3,6+ мОм и малым зарядом затвора QGD. Эти устройства рассчитаны на рабочие напряжения (VDS) 30–220 В, ток (ID) до 40 А и рабочий диапазон температур –50…150 °C. Комбинация технологии Trench 6 с компактным корпусом QFN3333 обеспечивает бó льшую надежность транзисторов, позволяет …

Лучшие блоки питания средней ценовой категории

Для хорошего блока питания среднего ценового диапазона характерна цена от трёх до пяти тысяч рублей. Обычным пользователям она может казаться завышенной, однако стоит помнить, что современные компьютеры динамично развиваются, и покупка качественного надёжного выпрямителя позволит не менять его даже после полной замены начинки системного блока. Эта категория распространена среди игроков-непрофессионалов, которые за вменяемые деньги получают устройство на 600 — 700 Ватт. За такую цену можно найти и более слабые модели по 500 Вт. В это случае цена будет показателем качества сборки.

5. Deepcool DA500 (DP-BZ-DA500N) 500W

Deepcool DA500 (DP-BZ-DA500N) 500W

Характеристики:

• форм-фактор: ATX;
• мощность 500 Вт;
• кулер охлаждения 120 мм.

Плюсы

• реальная мощность;
• длинные провода;
• сертификат 80 Plus в бронзовой категории;
• надёжность;
• работает с мощным «железом».

Минусы

тонкие провода.

Блок питания Deepcool DA500 (DP-BZ-DA500N) 500W

4. be quiet! System Power 9 500W

Производитель хорошо известен среди людей, разбирающихся в качественном hardware. Хотя по меркам игрового ПК этот блок питания скорее бюджетная модель, для рядового пользователя он может предоставить все необходимые преимущества: качественную сборку, встроенную защиту, достаточную мощность и умеренно тихую работу. Надёжность на высоте, фирма говорит сама за себя.

be quiet! System Power 9 500W

Характеристики:

• форм-фактор: ATX;
• мощность 500 Вт;
• кулер охлаждения 120 мм.

Плюсы

• кабеля в тканевой оплётке;
• реальная мощность;
• достаточная длина проводов;
• бронзовый сертификат КПД;
• маркированные разъёмы.

Минусы

• шумноват вентилятор;
• только 2 sata, из них один короткий.

Блок питания be quiet! System Power 9 500W

3. AeroCool Hero 775W

БП позиционируется как игровой, 775 Ватт мощности достаточны для запуска мощного процессора и нескольких видеокарт. На практике мощность немного проседает, хотя Bronze 80+ говорит о довольно неплохом КПД, Здесь точно нет проблем с длиной кабелей, наличием всевозможных разъёмов, а также с дизайном — он на твёрдую пятёрку.

AeroCool Hero 775W

Характеристики:

• форм-фактор: ATX;
• мощность 775 Вт;
• кулер охлаждения 120 мм.

Плюсы

• длинные кабели и разнообразные разъёмы;
• тихая работа;
• не греется под нагрузкой;
• отличный дизайн;
• наличие подсветки;
• большая мощность.

Минусы

• проседает мощность;
• цены завышена.

Блок питания AeroCool Hero 775W

2. Thermaltake Smart RGB 600W

Разработчики подошли к разработке внешнего вида адаптера творчески. Внешний вид никого не оставит равнодушным: скруглённые углы, светодиодная RGB-подсветка, как в механических игровых клавиатурах. Мощностные характеристики на уровне: 600 Ватт хватит для любого процессора с четырьмя физическими ядрами и мощной видеокартой. Тихая работа в любом режиме не будет раздражать требовательных пользователей.

Thermaltake Smart RGB 600W

Характеристики:

• форм-фактор: ATX;
• мощность 600 Вт;
• кулер охлаждения 120 мм.

Плюсы

• нейлоновая оплётка проводов;
• тихая работа;
• несколько режимов подсветки;
• достаточная мощность;
• длины проводов и разъёмов хватает для любых нужд.

Минусы

попадается заводской брак.

Блок питания Thermaltake Smart RGB 600W

1. Chieftec CTG-750C 750W

Чифтек — признанный лидер в блоках питания. Виден основательный подход производителя: внешний вид простой, а ненужные функции вроде подсветки отсутствуют. Весь смысл немаленькой цены — в начинке. К тому же, в этом БП связки кабелей можно отключить — показатель профессионального прибора. Мощность в 750 Вт можно полностью загрузить только серьёзной аппаратурой, например, двумя мощными видеокартами с высоким энергопотреблением. Но даже в таком режиме БП остаётся довольно тихим.

Chieftec CTG-750C 750W

Характеристики:

• форм-фактор: ATX;
• мощность 750 Вт;
• кулер охлаждения 120 мм.

Плюсы

• солидная фирма;
• отсоединяемые кабеля;
• высокая мощность;
• надёжная работа;
• защита от перегрузки и скачков тока в сети;
• тихий режим эксплуатации.

Минусы

может не включиться при низком напряжении в бытовой сети.

Блок питания Chieftec CTG-750C 750W

Как снизить потребление электроэнергии бытовыми приборами

Для снижения расхода электрической энергии, которую расходуют бытовые приборы, существует несколько действенных приемов. Хороший результат дает использование энергосберегающего холодильника, который может работать в таком режиме круглый год, независимо от погодных условий.

Систему освещения в доме лучше организовать с использованием современных светодиодных или энергосберегающих ламп. Их установка позволит не только экономить электроэнергию, они также характеризуются более длительным периодом работы. Хороший эффект дает установка местного освещения на кухне, в спальне, прихожей, в гостиной, что также позволяет экономить электроэнергию.

Обратите внимание! Использование удлинителей и переходников увеличивает потребление электроэнергии.

Холодильники и морозильные камеры следует своевременно размораживать. Наличие излишков льда на внутренних стенках устройств способствует увеличению расхода электроэнергии.

Советы по экономии потребления электроэнергии.

Во время работы компьютера можно выбрать для него оптимальный режим энергопотребления. Он будет автоматически выключаться, когда будет находиться в бездействии определенное время. При выходе из режима сна энергии понадобится намного меньше, в сравнении с обычным включением.

На заметку! Снизить затраты на электроэнергию удастся при установке многотарифного счетчика, ночные и дневные показания которого исчисляются по разным тарифам. Ночью стоимость электричества ниже.

При работе обогревательных приборов можно использовать теплоотражающие экраны, которые способствуют увеличению теплоотдачи и снижению потребления электроэнергии.

При выборе бытовой техники следует учитывать, сколько ватт (киловатт) расходует прибор в час. Лучше отдавать предпочтение экономичным устройствам, которые будут удовлетворять заявленным требованиям, при этом экономить энергоресурс, необходимый для их функционирования.