Napájecí zdroj je důležitou součástí počítače. Napájecí zdroj pro počítač - jak vybrat správný výkon, výrobce a cenu

V současné době se prakticky nepoužívají.

• Napětí -5 V využívalo pouze rozhraní ISA a vzhledem k virtuální absenci tohoto rozhraní na moderních základních deskách chybí v nových zdrojích vodič -5 V.
• Napětí -12 V je potřeba pouze pro plnou implementaci standardu sériového rozhraní RS-232, proto také často chybí.

Ve většině případů se používá spínaný zdroj, vyrobený podle schématu polovičního můstku (push-pull). Napájecí zdroje s transformátory akumulujícími energii (flyback obvod) jsou přirozeně výkonově omezeny rozměry transformátoru, a proto se používají mnohem méně často.

Zařízení (obvod)

Počítačový spínaný zdroj (ATX) s kryt odstraněn: A - vstup diodový usměrňovač, viz níže vstupní filtr; B - vstup vyhlazovací kondenzátory, radiátor je vidět vpravo vysokonapěťové tranzistory; C- pulzní transformátor, vpravo je nízkonapěťový radiátor diodové usměrňovače; D- skupinový stabilizační plyn; E- výstupní filtrační kondenzátory

Široce používaný obvod spínaného zdroje se skládá z následujících částí:

Vstupní obvody

• Samostatný nízkoenergetický zdroj, který produkuje +5 V pohotovostní podložku. deska a +12 V pro napájení čipu převodníku samotného UPS. Obvykle se vyrábí ve formě flyback převodníku na diskrétních prvcích (buď se skupinovou stabilizací výstupních napětí přes optočlen plus nastavitelnou zenerovu diodu TL431 v obvodu OS, nebo lineární stabilizátory 7805/7812 na výstupu) nebo (v horní modely) na čipu typu TOPSwitch.

• Poloviční můstek na dvou bipolárních tranzistorech
• Schéma pro ovládání převodníku a ochranu počítače před překročením / snížením napájecích napětí, obvykle na specializovaném mikroobvodu (TL494, UC3844, KA5800, SG6105 atd.).
• Pulzní vysokofrekvenční transformátor, který slouží k vytvoření potřebných jmenovitých napětí a také ke galvanickému oddělení obvodů (vstup od výstupu a v případě potřeby také výstup od sebe navzájem). Špičková napětí na výstupu vysokofrekvenčního transformátoru jsou úměrná vstupnímu napájecímu napětí a výrazně převyšují požadovaná výstupní napětí.
• Zpětnovazební obvod, který udržuje stabilní napětí na výstupu napájecího zdroje.
• Napěťový ovladač PG (Power Good, „napětí je normální“), obvykle na samostatném operačním zesilovači.

• Výstupní usměrňovače. Kladná a záporná napětí (5V a 12V) používají stejné výstupní vinutí transformátoru, přičemž diody usměrňovače jsou spínány v různých směrech. Pro snížení ztrát při velkém odběru proudu se jako usměrňovače používají Schottkyho diody, které mají malý úbytek napětí v propustném směru.
• Stabilizace výstupní skupiny plynu. Induktor vyhlazuje pulsy ukládáním energie mezi pulsy z výstupních usměrňovačů. Jeho druhou funkcí je přerozdělení energie mezi obvody výstupního napětí. Pokud se tedy v kterémkoli kanálu zvýší spotřebovaný proud, což sníží napětí v tomto obvodu, induktor skupinové stabilizace jako transformátor sníží napětí v jiných obvodech. Řetěz zpětná vazba detekuje snížení výstupních obvodů, zvýší celkové napájení a obnoví požadované hodnoty napětí.
• Výstupní filtrační kondenzátory. Výstupní kondenzátory spolu se skupinovou stabilizační tlumivkou integrují impulsy, čímž získávají požadované hodnoty napětí, které jsou výrazně nižší než napětí z výstupu transformátoru.
• Jeden (jedna linka) nebo více (více linek, typicky +5 a +3,3) 10-25 ohm zakončovacích odporů pro zajištění bezpečného chodu naprázdno.

Výhody takový napájecí zdroj:

• Jednoduché a časem prověřené obvody s uspokojivou kvalitou stabilizace výstupního napětí.
• Vysoká účinnost (65-70%). Hlavní ztráty jsou v přechodné jevy, které trvají mnohem kratší dobu než ustálený stav.
• Malé rozměry a hmotnost, díky jak menšímu vývinu tepla na regulačním prvku, tak menším rozměrům transformátoru díky tomu, že druhý pracuje na vyšší frekvenci.
• Menší spotřeba kovu, díky čemuž je výkonný zdroje impulsů zdroje jsou i přes větší složitost levnější než transformátorové
• Možnost zařazení do sítě širokého rozsahu napětí a frekvencí, případně i stejnosměrného proudu. Díky tomu je možné sjednotit zařízení vyráběná pro různé země světa a snížit tak jeho náklady v hromadné výrobě.

Nedostatky poloviční můstek napájení na bipolárních tranzistorech:

Normy

AT (zastaralé)

V napájecích zdrojích pro počítače s tvarovým faktorem vypínač přeruší napájecí obvod a je obvykle umístěn na předním panelu skříně se samostatnými vodiči; v zásadě neexistuje záložní zdroj s odpovídajícími obvody. Téměř všechny základní desky AT + ATX však měly výstup pro řízení napájení a zdroje zároveň vstup, který umožňoval základní desku standardu AT ovládat (zapínat a vypínat).

Zdroj standardu AT se k základní desce připojuje dvěma šestipinovými konektory, které jsou součástí jednoho 12pinového konektoru na základní desce. Vícebarevné vodiče jdou do konektorů ze zdroje a správné připojení je, když se kontakty konektorů s černými vodiči sbíhají ve středu konektoru základní desky. Pinout konektoru AT na základní desce je následující:

ATX (moderní)

U 24kolíkového konektoru ATX lze poslední 4 kolíky vyjmout, aby byla zajištěna kompatibilita s 20kolíkovým konektorem na základní desce

Požadavky na + 5VDC byly zvýšeny - nyní musí zdroj dodávat proud alespoň 12 A (resp. +3,3 VDC - 16,7 A, ale celkový výkon by neměl překročit 61 W) pro typický systém s příkonem 160 W. Bylo odhaleno zkreslení výstupního výkonu: dříve byl hlavní kanál +5 V, nyní byly diktovány požadavky na minimální proud +12 V. Požadavky byly způsobeny dalším zvýšením výkonu komponent (hlavně grafických karet) , jehož požadavky nemohly být splněny vedením +5 V kvůli velmi velkým proudům v tomto vedení.

Napájecí / spotřebitelské konektory

Pinout konektorů SATA

ATX PS 12V konektor (P4 napájecí konektor)

Jeden ze dvou šestipinových napájecích konektorů AT

• 20pinový hlavní napájecí konektor +12V1DCV používá se u prvních základních desek formátu ATX, před příchodem základních desek sběrnice PCI-Express.

Na BP jsou také umístěny:

Účinnost - "80 PLUS"

Výrobci počítačových napájecích zdrojů

• mistr chladiče
• Korzár

viz také

Poznámky

1. splnit požadavky legislativy zemí o elektromagnetickém záření, v Rusku - požadavky SanPiN 2.2.4.1191-03 2.2.4.1191-03.htm „Elektromagnetická pole ve výrobních podmínkách, na pracovištích. Hygienická a epidemiologická pravidla a předpisy"
2. B.Yu. Semenov Výkonová elektronika: od jednoduchých po složité. - M .: SOLOMON-Press, 2005. - 415 s. - (Inženýrská knihovna).
3. Při špičkovém zatížení +12 V DC může rozsah výstupního napětí +12 V DC kolísat v rozmezí ± 10.
4. Minimální úroveň napětí 11,0 V DC při špičkovém zatížení při +12 V2 DC.
5. Výdrž v dosahu vyžaduje hlavní napájecí konektor základní desky a napájecí konektor S-ATA.
6. Celkový výkon na vedeních +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 61 W
7. Celkový výkon na vedeních +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 63 W
8. Celkový výkon na vedeních +3,3 V DC a +5 V DC by neměl překročit 80 W

Napájecí zdroj je navržen tak, aby dodával elektrický proud do všech součástí počítače. Musí být dostatečně výkonný a mít malou rezervu, aby počítač fungoval stabilně. Kromě toho musí být napájecí zdroj vysoce kvalitní, protože na něm velmi závisí životnost všech součástí počítače. Pokud ušetříte 10-20 $ na nákupu vysoce kvalitního napájecího zdroje, riskujete ztrátu systémové jednotky v hodnotě 200-1000 $.

Výkon zdroje se volí na základě výkonu počítače, který závisí především na příkonu procesoru a grafické karty. Také potřebujete, aby byl napájecí zdroj certifikován minimálně 80 Plus Standard. Optimální z hlediska poměru cena / kvalita jsou zdroje Chieftec, Zalman a Thermaltake.

Pro kancelářský počítač(dokumenty, internet) stačí 400W zdroj, vezměte si nejlevnější Chieftec nebo Zalman, nemůžete udělat chybu.
Zdroj Zalman LE II-ZM400

Pro multimediální počítač(filmy, jednoduché hry) A herní počítač základní stupeň(Core i3 nebo Ryzen 3 + GTX 1050 Ti) nejlevnější 500-550 W napájecí zdroj od stejného Chieftecu nebo Zalmana, bude mít rezervu v případě, že je nainstalována výkonnější grafická karta.
Napájecí zdroj Chieftec GPE-500S

Pro herní PC střední třídy (Core i5 nebo Ryzen 5 + GTX 1060/1070 nebo RTX 2060) se hodí 600-650W zdroj od Chieftecu, pokud je certifikát 80 Plus Bronze, tak dobrý.
Napájecí zdroj Chieftec GPE-600S

Pro výkonné hraní resp profesionální počítač(Core i7 nebo Ryzen 7 + GTX 1080 nebo RTX 2070/2080) Raději si pořiďte 650-700W PSU od Chieftec nebo Thermaltake s certifikací 80 Plus Bronze nebo Gold.
Chieftec napájecí zdroj CPS-650S

2. Napájecí zdroj nebo pouzdro se zdrojem?

Pokud stavíte profesionální nebo výkonný herní počítač, pak se doporučuje zvolit napájecí zdroj samostatně. Pokud mluvíme o kancelářských nebo běžných domácí počítač můžete ušetřit a koupit dobré tělo kompletní s napájecím zdrojem, o kterém bude řeč.

3. Jaký je rozdíl mezi dobrým a špatným zdrojem napájení

Nejlevnější napájecí zdroje (20-30 $) podle definice nemohou být dobré, protože výrobci v tomto případě šetří na všem, co mohou. Takové zdroje mají špatné chladiče a spoustu nepřipájených prvků a propojek na desce.

V těchto místech by měly být kondenzátory a tlumivky určené k vyhlazení zvlnění napětí. Právě kvůli těmto pulzacím dochází k předčasnému selhání základní desky, grafické karty, pevný disk a další počítačové komponenty. Navíc takové zdroje často mívají malé chladiče, které způsobují přehřívání a poruchu samotného zdroje.

Kvalitní napájecí zdroj má minimum nepájených prvků a radiátorů větší velikost, což je vidět z hustoty montáže.

4. Výrobci napájecích zdrojů

Některé z nejlepších napájecích zdrojů vyrábí SeaSonic, ale jsou také nejdražší.

Není to tak dávno, co nabídku napájecích zdrojů rozšířily známé značky pro nadšence Corsair a Zalman. Ale jejich nejlevnější modely mají poměrně slabou náplň.

Zdroje AeroCool jsou jedny z nejlepších v poměru cena / kvalita. Zavedený výrobce chladičů DeepCool se k nim blíží. Pokud nechcete přeplácet drahou značku, a přesto získat kvalitní napájecí zdroj, věnujte pozornost těmto značkám.

FSP vyrábí napájecí zdroje pod různými značkami. Nedoporučoval bych ale levné PSU pod vlastní značkou, často mají krátké dráty a málo konektorů. Špičkové zdroje FSP nejsou špatné, ale zároveň už nejsou levnější než slavné značky.

Z těch značek, které jsou známé v užších kruzích, lze zaznamenat velmi kvalitní a drahé be quiet!, výkonný a spolehlivý Enermax, Fractal Design, o něco levnější, ale vysoce kvalitní Cougar a dobrý, ale levný HIPER jako rozpočtová možnost.

5. Napájení

Výkon je hlavní charakteristikou napájecího zdroje. Výkon zdroje se vypočítá jako součet výkonu všech komponent počítače + 30 % (pro špičkové zatížení).

Pro kancelářský počítač stačí minimální příkon 400 wattů. Pro multimediální počítač (filmy, jednoduché hry) je lepší vzít 500-550 wattový zdroj pro případ, že byste později chtěli nainstalovat grafickou kartu. Pro herní počítač s jednou grafickou kartou je žádoucí nainstalovat napájecí zdroj s kapacitou 600-650 wattů. Výkonný herní počítač s více grafickými kartami může vyžadovat napájení 750 wattů nebo více.

5.1. Výpočet výkonu zdroje

• Procesor 25-220 Wattů (zkontrolujte na stránkách prodejce nebo výrobce)
• Grafická karta 50-300 wattů (podívejte se na webové stránky prodejce nebo výrobce)
• Základní deska 50 wattů, střední řada 75 wattů, vysoká třída 100 wattů
• Pevný disk 12W
• 5W SSD
• DVD mechanika 35W
• Paměťový modul 3 Watt
• Ventilátor 6W

K součtu kapacit všech komponent si nezapomeňte připočítat 30 %, ochrání vás to před nepříjemnými situacemi.

5.2. Program pro výpočet výkonu napájecího zdroje

Pro pohodlnější výpočet výkonu napájecího zdroje existuje vynikající program " zdroj napájení kalkulačka. Umožňuje také počítat požadovaný výkon zdroj nepřerušitelný zdroj energie(UPS nebo UPS).

Program funguje pro všechny Verze Windows s "Microsoft. NET Framework» verze 3.5 nebo vyšší, která je většinou již nainstalována většinou uživatelů. Stáhněte si program "Power Supply Calculator" a pokud potřebujete "Microsoft .NET Framework", můžete na konci článku v sekci "".

6. Standard ATX

moderní bloky zdroje jsou standardu ATX12V. Tato norma může mít několik verzí. Moderní napájecí zdroje jsou vyráběny podle standardů ATX12V 2.3, 2.31, 2.4, které jsou doporučené k nákupu.

7. Korekce výkonu

Moderní napájecí zdroje mají funkci korekce výkonu (PFC), která jim umožňuje spotřebovávat méně energie a méně se zahřívat. Existuje pasivní (PPFC) a aktivní (APFC) schéma korekce napájení. Účinnost napájecích zdrojů s pasivní korekcí výkonu dosahuje 70-75%, s aktivními - 80-95%. Zdroje doporučuji zakoupit s aktivní korekcí výkonu (APFC).

8. Certifikát 80 PLUS

Kvalitní napájecí zdroj musí mít certifikaci 80 PLUS. Tyto certifikáty mají různé úrovně.

• Certifikované, standardní - základní napájecí zdroje
• Bronz, Silver - zdroje střední třídy
• Gold - špičkové napájecí zdroje
• Platinum, Titanium - špičkové zdroje

Čím vyšší úroveň certifikátu, tím kvalitnější stabilizace napětí a další parametry zdroje. Pro kancelářský, multimediální nebo herní počítač střední třídy stačí běžný certifikát. Pro výkonný herní nebo profesionální počítač je vhodné vzít si zdroj s bronzovým nebo stříbrným certifikátem. Pro počítač s několika výkonnými grafickými kartami - zlatou nebo platinou.

9. Velikost ventilátoru

Některé zdroje jsou stále dodávány s 80mm ventilátorem.

Moderní PSU by měl mít 120mm nebo 140mm ventilátor.

10. Napájecí konektory

	ATX (24-pin) - napájecí konektor základní desky. Všechny napájecí zdroje mají 1 takový konektor.
	CPU (4-pin) - konektor napájení procesoru. Všechny napájecí zdroje mají 1 nebo 2 tyto konektory. Některé základní desky mají 2 konektory pro napájení procesoru, ale mohou pracovat z jednoho.
	SATA (15-pin) - napájecí konektor pevné disky a optické mechaniky. Je žádoucí, aby napájecí zdroj měl několik samostatných kabelů s takovými konektory, protože jeden kabel se připojuje HDD a optická mechanika bude problematická. Protože na jednom kabelu mohou být 2-3 konektory, musí mít zdroj 4-6 takových konektorů.
	PCI-E (6 + 2-pin) - napájecí konektor grafické karty. Výkonné grafické karty vyžadují 2 z těchto konektorů. Chcete-li nainstalovat dvě grafické karty, potřebujete 4 z těchto konektorů.
	Molex (4-pin) - napájecí konektor pro zastaralé pevné disky, optické mechaniky a některá další zařízení. V zásadě to není vyžadováno, pokud taková zařízení nemáte, ale stále je přítomno v mnoha napájecích zdrojích. Někdy může tento konektor dodávat napětí do podsvícení skříně, ventilátorů, rozšiřujících karet.
	Disketa (4-pin) - konektor napájení mechaniky. Velmi zastaralý, ale stále se dá najít v napájecích zdrojích. Někdy jsou z něj napájeny některé ovladače (adaptéry).

Konfiguraci napájecích konektorů specifikujte na stránkách prodejce nebo výrobce.

11. Modulární napájecí zdroje

U modulárních napájecích zdrojů lze extra kabely odepnout a nebudou překážet ve skříni. To je pohodlné, ale takové napájecí zdroje jsou poněkud dražší.

12. Nastavení filtrů v internetovém obchodě

1. Přejděte do sekce „Napájecí zdroje“ na webu prodejce.
2. Vyberte doporučené výrobce.
3. Vyberte požadovaný výkon.
4. Nastavte pro vás další důležité parametry: normy, certifikáty, konektory.
5. Procházejte pozice postupně, počínaje těmi nejlevnějšími.
6. V případě potřeby specifikujte konfiguraci konektoru a další chybějící parametry na webu výrobce nebo jiného internetového obchodu.
7. Kupte si první model, který vyhovuje všem parametrům.

Získáte tak nejlepší zdroj energie za peníze, který splní vaše požadavky za nejnižší možné náklady.

13. Odkazy

Zdroj Corsair CX650M 650W
Zdroj Thermaltake Smart Pro RGB Bronze 650W
Zdroj Zalman ZM600-GVM 600W

Sekundární zdroje energie jsou nedílnou součástí návrhu jakéhokoli elektronického zařízení. Jsou určeny k transformaci proměnné resp konstantní tlak sítě nebo baterie do stejnosměrného nebo střídavého napětí potřebného pro provoz zařízení, jedná se o napájecí zdroje.

Napájecí zdroje jsou nejen součástí obvodu jakéhokoli zařízení, ale mohou být také prováděny jako samostatná jednotka a dokonce zabírat celé napájecí dílny.

Na napájecí zdroje je kladeno několik požadavků. Mezi nimi: vysoká účinnost, vysoká kvalita výstupního napětí, přítomnost ochrany, kompatibilita se sítí, malá velikost a hmotnost atd.

Mezi úkoly napájení lze uvést:

• Přenos elektrická energie s minimálními ztrátami;
• Transformace jednoho typu napětí na jiný;
• Vytvoření frekvence odlišné od frekvence zdrojového proudu;
• Změna hodnoty napětí;
• Stabilizace. Napájecí zdroj musí vydávat stabilní proud a napětí. Tyto parametry nesmí překročit nebo klesnout pod určitou mez;
• Obrana od zkrat a další poruchy v napájecím zdroji, které mohou vést k poškození zařízení, které zajišťuje napájení;
• Galvanická izolace. Způsob ochrany proti proudění nivelačních a jiných proudů. Takové proudy mohou poškodit zařízení a zranit lidi.

Ale často mají napájecí zdroje v domácích spotřebičích pouze dva úkoly - převést proměnnou elektrické napětí usměrňovat a převádět frekvenci síťového proudu.

Nejběžnější jsou dva typy napájecích zdrojů. Liší se designem. Jedná se o lineární (transformátorové) a impulsní bloky výživa.

Lineární napájecí zdroje

Zpočátku se napájecí zdroje vyráběly pouze v této podobě. Napětí v nich převádí výkonový transformátor. snižuje amplitudu sinusové harmonické, která je pak usměrněna diodovým můstkem (existují obvody s jedinou diodou). převést proud na pulzující. A pak se pulzující proud vyhladí pomocí filtru na kondenzátoru. Na konci je proud stabilizován pomocí .

Jen abyste pochopili, co se děje, představte si sinusovku – takto vypadá tvar napětí vstupujícího do našeho zdroje. Transformátor tuto sinusoidu jakoby zplošťuje. Diodový můstek ji horizontálně rozpůlí a překlopí spodní část sinusoidy nahoru. Získá se již konstantní, ale stále pulzující napětí. Kondenzátorový filtr dokončí práci a „stlačí“ tuto sinusoidu do takové míry, že se získá téměř rovná linie, a to je DC.. Přibližně tak, možná až příliš jednoduše a zhruba, lze popsat činnost lineárního napájecího zdroje.

Klady a zápory lineárních napájecích zdrojů

Mezi výhody patří jednoduchost zařízení, jeho spolehlivost a absence vysokofrekvenčního rušení, na rozdíl od pulzních analogů.

Mezi nevýhody patří velká hmotnost a rozměry, rostoucí úměrně s výkonem zařízení. Také triody, které jdou na konec obvodu a stabilizují napětí, snižují účinnost zařízení. Čím je napětí stabilnější, tím větší budou jeho ztráty na výstupu.

Spínané zdroje

Spínané zdroje této konstrukce se objevily v 60. letech minulého století. Fungují na principu invertoru. To znamená, že nejen převádějí konstantní napětí na střídavé, ale také mění jeho hodnotu. Napětí ze sítě vstupující do zařízení je usměrněno vstupním usměrňovačem. Poté je amplituda vyhlazena vstupními kondenzátory. Přijímejte vysokofrekvenční impulsy obdélníkového tvaru s určitým opakováním a trváním pulzu.

Další dráha impulsů závisí na konstrukci napájecího zdroje:

• U jednotek s galvanickým oddělením impuls vstupuje do transformátoru.
• V PSU bez decouplingu jde puls přímo do výstupního filtru, který odřízne nízké frekvence.

Pulzní napájecí zdroj s galvanickým oddělením

Vysokofrekvenční impulsy z kondenzátorů vstupují do transformátoru, který odděluje jeden elektrický obvod od druhého. To je podstata. Díky vysoké frekvenci signálu se zvyšuje účinnost transformátoru. To umožňuje snížit hmotnost transformátoru a jeho rozměry v pulzních napájecích zdrojích a následně i celého zařízení. Jako jádro se používají feromagnetické sloučeniny. Tím se také zmenší velikost zařízení.

Tento typ konstrukce zahrnuje konverzi proudu ve třech fázích:

1. Modulátor šířky pulzu;
2. Tranzistorová kaskáda;
3. Pulzní transformátor.

Co je modulátor šířky pulzu

Jiným způsobem se tento převodník nazývá PWM regulátor. Jeho úkolem je změnit dobu, po kterou bude aplikován obdélníkový impuls. mění dobu, po kterou pulz zůstává zapnutý. Mění čas, kdy impuls není dán. Frekvence podávání ale zůstává stejná.

Jak se stabilizuje napětí ve spínaných zdrojích

Ve všech spínaných zdrojích je implementován typ zpětné vazby, kdy se pomocí části výstupního napětí kompenzuje vliv vstupního napětí na soustavu. To vám umožní stabilizovat náhodné změny vstupního a výstupního napětí.

V systémech s galvanickou izolací se používají k vytváření negativní zpětné vazby. V PSU bez oddělení je zpětná vazba realizována děličem napětí.

Klady a zápory spínaných zdrojů

Z plusů lze vyzdvihnout menší hmotnost a rozměry. Vysoká účinnost díky snížení ztrát spojených s přechodovými procesy na elektrické obvody. Nižší cena ve srovnání s lineárními PSU. Schopnost používat stejný PSU v rozdílné země svět, kde se parametry elektrické sítě navzájem liší. Přítomnost ochrany proti zkratu.

Nevýhodou spínaných zdrojů je jejich neschopnost pracovat při příliš vysoké nebo příliš nízké zátěži. Nevhodné pro určité typy přesných zařízení, protože vytvářejí rádiové rušení.

aplikace

Lineární zdroje jsou aktivně nahrazovány jejich spínacími protějšky. Nyní lze nalézt lineární napájecí zdroje pračky, mikrovlnné trouby, topné systémy.

Spínané zdroje se používají téměř všude: v počítačová technologie a televizory, v lékařské technice, ve většině domácí přístroje, v kancelářském vybavení.

Sekundární napájecí zdroj- zařízení, které převádí parametry elektřiny hlavního zdroje dodávky elektřiny (např. průmyslová síť) do elektřiny s parametry nutnými pro provoz pomocných zařízení.

Napájecí zdroj lze integrovat obecné schéma(obvykle v jednoduchá zařízení; nebo když je i nepatrný pokles napětí na napájecích vodičích nepřijatelný - například základní deska počítače má vestavěné měniče napětí pro napájení procesoru, vyrobené ve formě modulu (zdroj, napájecí stojan atd.) , nebo dokonce umístěn v samostatné místnosti (elektrárna).

Úkoly sekundárního napájení

• Zajištění přenosu síly- zdroj musí zajistit přenos stanoveného výkonu s co nejmenšími ztrátami a dodržení stanovených charakteristik na výstupu bez újmy na sobě. Obvykle se výkon zdroje energie bere s určitou rezervou.
• Konverze průběhu napětí- přeměna střídavého napětí na stejnosměrné a naopak i frekvenční přeměna, vznik napěťových impulsů apod. Nejčastěji je nutná přeměna střídavé napětí průmyslová frekvence do trvalého.
• Převod hodnoty napětí Jak povýšení, tak degradace. K napájení různých obvodů je často potřeba sada několika napětí různých velikostí.
• Stabilizace- napětí, proud a další parametry na výstupu zdroje energie musí ležet v určitých mezích, v závislosti na jeho účelu pod vlivem velký počet destabilizační faktory: změny vstupního napětí, zatěžovacího proudu a tak dále. Nejčastěji je nutná stabilizace napětí na zátěži, ale někdy (například pro nabíjení baterií) je nutná stabilizace proudu.
• Ochrana- napětí nebo zatěžovací proud v případě poruchy (například zkratu) jakéhokoli obvodu může překročit povolené limity a vyřadit spotřebič nebo samotný zdroj energie. Také je v mnoha případech vyžadována ochrana proti průchodu proudu po nesprávné cestě: například průchodu proudu zemí při dotyku člověka resp. neznámý předmět na živé části.
• Galvanické oddělení obvodů- jedno z opatření k ochraně proti toku proudu po nesprávné cestě.
• Nastavení- během provozu může být nutné změnit jakékoli parametry, aby bylo zajištěno správné fungování elektrický spotřebič.
• Řízení- může zahrnovat úpravu, zapínání/vypínání jakýchkoli obvodů nebo zdroje energie jako celku. Může být jak přímý (pomocí ovládacích prvků na skříni zařízení), tak vzdálený, stejně jako softwarový (zajištění / vypnutí, nastavení v určený čas nebo s nástupem jakékoli události).
• Řízení- zobrazení parametrů na vstupu a výstupu zdroje, zapínání/vypínání obvodů, činnost ochran. Může být také přímý nebo vzdálený.

Nejčastěji se sekundární zdroje energie potýkají s úkolem přeměnit elektřinu z průmyslové sítě střídavého proudu (například v Rusku - 240 V 50 Hz, v USA - 120 V 60 Hz).

Dvě nejtypičtější konstrukce jsou transformátor a spínané napájecí zdroje.

transformátor

Lineární napájení

Klasickým zdrojem je transformátor PSU. V obecném případě se skládá ze snižujícího transformátoru nebo autotransformátoru, ve kterém je primární vinutí navrženo pro síťové napětí. Poté je instalován usměrňovač, který mění střídavé napětí na stejnosměrné (pulzující jednosměrné). Ve většině případů se usměrňovač skládá z jedné diody (půlvlnný usměrňovač) nebo čtyř diod tvořících diodový můstek (plnovlnný usměrňovač). Někdy se používají jiné obvody, například v usměrňovačích pro zdvojení napětí. Za usměrňovač je instalován filtr, který vyhlazuje oscilace (vlnění). Obvykle je to jen velký kondenzátor.

Dále lze do obvodu instalovat vysokofrekvenční filtry šumu, přepětí (varistory), ochranu proti zkratu (zkrat), stabilizátory napětí a proudu.

Rozměry transformátoru

Tady S (\displaystyle S) vyjádřeno v cm 2, E e f f 1 (\displaystyle E_(eff1))- ve voltech. Menší hodnoty jmenovatele se volí pro transformátory s nízkým výkonem, velké - pro výkonné.

Dalším způsobem, jak zvýšit výkon transformátoru, je zvýšení pracovní frekvence. Přibližně se to dá považovat specifikované rozměry transformátor, jeho výkon je přímo úměrný pracovní frekvenci. Proto zvýšení frekvence k (\displaystyle k)časy při konstantním výkonu umožňuje zmenšit velikost transformátoru v ∼ k (\displaystyle \sim (\sqrt (k))) krát (plocha průřezu magnetického obvodu se zmenší o ∼ k (\displaystyle \sim k) krát), respektive jeho hmotnost v ∼ k 3/2 (\displaystyle \sim (\sqrt[(3/2)](k))) jednou.

Zejména včetně těchto úvah se v silových palubních sítích letadel a lodí obvykle používá frekvence 400 Hz s napětím 115 V.

Zvýšení frekvence však zhoršuje magnetické vlastnosti magnetických obvodů, zejména v důsledku zvýšení hysterezních ztrát, proto se při pracovních frekvencích nad několik kHz používají ferodielektrické magnetické obvody transformátorů, například feritové nebo vyrobené z karbonylového železa.

Moderní zdroje sekundárního napájení různých domácí přístroje, počítače, tiskárny atd. jsou nyní téměř kompletně prováděny podle schémat a téměř zcela nahradily klasické transformátory. U takových zdrojů je galvanické oddělení napájecího obvodu a napájecí sítě, získání sady potřebných sekundárních napětí, provedeno pomocí vysokofrekvenčních transformátorů s feritovými jádry. Zdrojem vysokofrekvenčního napětí jsou obvody pulzních klíčů s polovodičovými klíči, obvykle tranzistorovými. Použití takových zařízení, často nazývaných invertory, umožňuje mnohonásobně snížit hmotnost a rozměry zařízení a navíc zlepšit kvalitu a spolehlivost napájení, protože pulzní zdroje jsou méně kritické pro kvalitu napájení v primární síti - jsou méně citlivé na rázy a poklesy síťového napětí, změnu jeho frekvence.

Výhody a nevýhody

• Velká hmotnost a rozměry v poměru k výkonu.
• Spotřeba kovů.
• Kompromis mezi sníženou účinností a stabilitou výstupního napětí: pro zajištění stabilního napětí je vyžadován regulátor, který přináší dodatečné ztráty.

Spínaný zdroj

pohonná jednotka je zařízení, které se používá k vytvoření napětí potřebného pro provoz počítače z napětí domácí elektrické zásuvky. V Rusku napájecí zdroj (dále jen PSU) převádí střídavý proud elektřina Domov elektrické sítě napětí 220 V a frekvenci 50 Hz do daného stejnosměrného proudu. Různé země mají různé domácí elektrické normy. Například ve Spojených státech jsou domácnosti běžných obyvatel zásobovány střídavým proudem o napětí 120 V a frekvenci 60 Hz.

Pro výpočet odporu vodiče můžete použít kalkulačku odporu vodiče.

Typy napájecích zdrojů a jejich rozdíly.

Existují dva hlavní typy napájecích zdrojů: transformátor a impuls. Jejich zařízení a rozdíly, stejně jako výhody a nevýhody, budou diskutovány níže.

Transformátorový zdroj a jeho zařízení.

Tento typ napájení je klasický a zároveň nejjednodušší. Níže je jeho obvod s dvoupólovým usměrňovačem:

Nejdůležitějším prvkem tohoto typu PSU je snižovací transformátor (místo kterého lze použít autotransformátor). Primární zdvih tohoto prvku je dimenzován právě na vstupní síťové napětí. Dalším důležitým detailem takového PSU je usměrňovač. Plní funkci přeměny střídavého napětí na jednosměrné a pulzující stejnosměrné. V naprosté většině případů se používá půlvlnný nebo celovlnný usměrňovač. První se skládá z jedné diody a poslední ze čtyř diod, které tvoří diodový můstek. V některých případech lze použít další obvody tohoto prvku například v třífázových nebo dvounapěťových usměrňovačích. Posledním důležitým detailem transformátorového zdroje je filtr, který vyhlazuje vlnění vytvářené usměrňovačem. Obvykle je tato část reprezentována kondenzátorem s velkou kapacitou.

Rozměry transformátoru. Ze základních zákonů elektrotechniky je odvozen následující vzorec:

(1/n)~f*S*B

V tomto vzorci je n počet závitů na volt, f je frekvence střídavý proud, S - plocha průřezu magnetického obvodu, B - indukce magnetického pole v magnetickém obvodu.

Vzorec nepopisuje okamžitou hodnotu, ale amplitudu B!

V praxi je velikost indukce magnetického pole (B) omezena hysterezí v jádře. To vede k přehřátí transformátoru a remagnetizačním ztrátám.

Pokud je frekvence střídavého proudu (f) 50 Hz, pak měnitelné parametry při návrhu transformátoru zbývá pouze S a n. V praxi se používá následující heuristika: n (v hodnotě od 55 do 70) / S v cm^2

Zvětšení plochy průřezu magnetického obvodu (S) vede ke zvětšení rozměrů a hmotnosti transformátoru. Pokud se však hodnota S sníží, pak se hodnota n zvýší, což u transformátorů malých rozměrů vede ke zmenšení průřezu vodiče (jinak se vinutí nevejde na jádro)

S nárůstem hodnoty n a zmenšením plochy průřezu dochází k výraznému nárůstu aktivní odpor vinutí. U transformátorů s nízkým výkonem to lze ignorovat, protože proud procházející vinutím je malý. S rostoucím výkonem však roste proud procházející vinutím a to spolu s vysokým odporem vinutí vede k ztrátě značného tepelného výkonu.

Vše výše uvedené vede k tomu, že vysoce výkonný transformátor na standardní frekvenci 50 Hz (nutný pro napájení počítače) lze konstruovat pouze jako zařízení, které má velkou hmotnost a rozměry.

V moderních napájecích zdrojích jdou jinou cestou - zvýšením hodnoty f, které je dosaženo pomocí spínaných zdrojů. Takové PSU jsou mnohem lehčí a mnohem menší velikosti než transformátorové. Také pulzní zdroje nejsou tak náročné na vstupní napětí a frekvenci.

Výhody transformátorových zdrojů

• jednoduchost produktu;
• Spolehlivost designu;
• Dostupnost prvků;
• Žádné generované rádiové rušení.

Nevýhody transformátorových zdrojů

• Velká hmotnost a rozměry, které se zvyšují s výkonem;
• spotřeba kovů;
• Potřeba kompromisu mezi snížením účinnosti a stabilitou výstupního napětí.

Pulzní napájecí zdroj a jeho zařízení.

Níže je schéma jednopinového spínaného napájecího zdroje (tento obvod je nejjednodušší):

Vlastně Zásoby energie typ impulsu jsou invertorový systém. V tomto napájecím zdroji je elektřina, která do něj vstupuje, nejprve usměrněna (tj. vzniká stejnosměrný elektrický proud) a poté je přeměněna na obdélníkové impulsy určitou frekvenci a pracovní cyklus. Poté jsou tyto pravoúhlé pulsy posílány do transformátoru (pokud provedení zdroje obsahuje galvanické oddělení) nebo ihned do výstupní dolní propusti (pokud zde není galvanické oddělení). Vzhledem k tomu, že u pulzních zdrojů s rostoucí frekvencí roste účinnost transformátoru a výrazně se snižuje požadavek na průřez jádra, lze v nich použít mnohem menší transformátory než v klasických řešeních.

Ve většině případů může být jádro pulsního transformátoru vyrobeno z ferimagnetických materiálů, na rozdíl od nízkofrekvenčních transformátorů, které používají elektrickou ocel.

Stabilizace napětí ve spínaných zdrojích poskytnutých negativní zpětnou vazbou. Umožňuje udržovat výstupní napětí na relativně konstantní úrovni. Takový vztah lze vybudovat různé způsoby. V případě galvanického oddělení v provedení PSU se nejčastěji používá způsob využití komunikace přes jedno z výstupních vinutí transformátoru nebo metoda optočlenu. Pracovní cyklus na výstupu PWM regulátoru závisí na zpětnovazebním signálu, který zase závisí na výstupním napětí. V případě, že není v PSU zajištěno oddělení, použije se konvenční odporový dělič napětí. Díky tomu mohou spínané zdroje udržovat stabilní výstupní napětí.

Výhody spínaných zdrojů.

• Výrazně menší hmotnost a rozměry (toho je dosaženo díky tomu, že při zvyšování frekvence lze při stejném výkonu použít transformátory s menšími rozměry. Většina lineárních stabilizátorů je vyrobena převážně z výkonných nízkofrekvenčních výkonové transformátory a radiátory, které fungují lineární režim;
• Mnohem více vysoká účinnost(až 98 %). Této vysoké účinnosti je dosaženo díky skutečnosti, že většinu času jsou klíčové prvky v ustáleném stavu (a ke ztrátám dochází při zapínání/vypínání klíčové prvky);
• Nižší náklady (této výhody bylo dosaženo díky rozsáhlému vydání unified elementová základna a vývoj vysokovýkonových tranzistorů);
• Spolehlivost na úrovni lineárních stabilizátorů;
• Velký rozsah vstupní frekvence a napětí elektrická energie. Díky tomu může být stejný PSU použit v různých zemích světa různé standardy domácí elektrická síť;
• Přítomnost ochrany proti nepředvídaným situacím (zkrat).

Nevýhody spínaných zdrojů

• Obtížnost opravy PSU kvůli skutečnosti, že většina obvodu pracuje bez galvanického oddělení sítě
• Je zdrojem vysokofrekvenčního rušení. Tato nevýhoda vychází ze samotného principu činnosti pulzních napájecích zdrojů. Kvůli němu výrobci napájecích zdrojů je nutné přijmout protihluková opatření, která ve většině případů nelze zcela odstranit tento problém
• Účinek harmonických je násobkem tří (v přítomnosti korektorů účiníku a filtrů tento nedostatek irelevantní)