Güç kaynağı bilgisayarın önemli bir bileşenidir. Bir bilgisayar için güç kaynağı - güce, üreticiye ve maliyete göre doğru olanı nasıl seçersiniz

Şu anda pratik olarak kullanılmıyor.

• −5 V voltajı yalnızca ISA arayüzü tarafından kullanıldı ve bu arayüzün modern anakartlarda sanal olarak bulunmaması nedeniyle, yeni güç kaynaklarında −5 V kablosu eksik.
• −12 V voltajı yalnızca RS-232 seri arayüz standardının tam olarak uygulanması için gereklidir, bu nedenle de sıklıkla yoktur.

Çoğu durumda, yarım köprü (itme-çekme) devresine göre yapılmış bir anahtarlamalı güç kaynağı kullanılır. Enerji depolayan transformatörlere (geri dönüş devresi) sahip güç kaynaklarının gücü doğal olarak transformatörün boyutlarına göre sınırlıdır ve bu nedenle çok daha az kullanılır.

Cihaz (devre)

Bilgisayar güç kaynağının (ATX) anahtarlanması kapak çıkarılmış halde: A - giriş diyot doğrultucu, aşağıda görülebilir giriş filtresi; B - giriş yumuşatma kapasitörleri, radyatör sağda görülebilir yüksek gerilim transistörleri; C- darbe transformatörü, sağ tarafta alçak gerilim radyatörü görülüyor diyot doğrultucular; D- grup stabilizasyon bobini; E- çıkış filtresi kapasitörleri

Yaygın olarak kullanılan bir anahtarlama güç kaynağı devresi aşağıdaki parçalardan oluşur:

Giriş devreleri

• +5 V bekleme modu matı üreten ayrı bir düşük güçlü güç kaynağı. UPS'in dönüştürücü çipine güç sağlamak için kartlar ve +12 V. Genellikle, ayrı elemanlar (bir optokuplör artı OS devresinde ayarlanabilir bir zener diyot TL431 aracılığıyla çıkış voltajlarının grup stabilizasyonu veya çıkışta 7805/7812 doğrusal stabilizatörleri aracılığıyla) veya (üstte) kullanılarak bir geri dönüş dönüştürücü şeklinde yapılır. modeller) TOPSwitch tipi bir mikro devre üzerinde.

• İki bipolar transistöre dayanan yarım köprü dönüştürücü
• Dönüştürücüyü kontrol etmek ve bilgisayarı aşırı/düşük besleme voltajlarından korumak için, genellikle özel bir mikro devre (TL494, UC3844, KA5800, SG6105, vb.) üzerinde kullanılan bir devre.
• Gerekli voltaj değerlerini üretmenin yanı sıra devrelerin galvanik izolasyonunu (çıkıştan giriş ve ayrıca gerekirse birbirinden çıkış) sağlamaya yarayan darbe yüksek frekanslı transformatör. Yüksek frekans transformatörünün çıkışındaki tepe voltajları, giriş besleme voltajıyla orantılıdır ve gerekli çıkışı önemli ölçüde aşar.
• Güç kaynağının çıkışında sabit voltajı koruyan geri besleme devresi.
• Gerilim sürücüsü PG (Güç İyi, “voltaj normal”), genellikle ayrı bir op-amp'te bulunur.

• Çıkış redresörleri. Pozitif ve negatif voltajlar (5 ve 12 V), doğrultucu diyotlar için farklı anahtarlama yönleriyle aynı transformatör çıkış sargılarını kullanır. Kayıpları azaltmak için, yüksek akım tüketiminde, doğrultucu olarak ileri voltaj düşüşü düşük olan Schottky diyotları kullanılır.
• Çıkış grubu stabilizasyon bobini. İndüktör, çıkış redresörlerinden gelen darbeler arasında enerji depolayarak darbeleri yumuşatır. İkinci işlevi, enerjinin çıkış voltajı devreleri arasında yeniden dağıtılmasıdır. Dolayısıyla, herhangi bir kanaldaki akım tüketimi artarsa ​​​​bu devredeki voltajı azaltırsa, grup stabilizasyon bobini, bir transformatör gibi, diğer devrelerdeki voltajı azaltacaktır. Zincir geri bildirimçıkış devrelerinde bir azalma tespit edecek, genel enerji beslemesini artıracak ve gerekli voltaj değerlerini geri yükleyecektir.
• Çıkış filtresi kapasitörleri. Çıkış kapasitörleri, grup stabilizasyon bobini ile birlikte darbeleri entegre ederek, transformatör çıkışından gelen voltajlardan önemli ölçüde daha düşük olan gerekli voltaj değerlerini elde eder.
• Güvenli rölanti çalışmasını sağlamak için bir (hat başına) veya birkaç (birkaç hat, genellikle +5 ve +3,3) 10-25 Ohm yük dirençleri.

Avantajları böyle bir güç kaynağı:

• Tatmin edici kalitede çıkış voltajı stabilizasyonu ile basit ve zaman içinde test edilmiş devre tasarımı.
• Yüksek verimlilik (%65-70). Asıl kayıplar şunlardan geliyor: geçici süreçler, kararlı duruma göre önemli ölçüde daha kısa sürer.
• Hem kontrol elemanı üzerinde daha az ısı oluşması hem de transformatörün daha yüksek bir frekansta çalışması nedeniyle transformatörün daha küçük boyutları nedeniyle küçük boyutlar ve ağırlık.
• Daha az metal tüketimi, daha güçlü hale gelir darbeli kaynaklar güç kaynakları, daha karmaşık olmalarına rağmen transformatör olanlardan daha ucuzdur
• Ağa çok çeşitli voltaj ve frekansları ve hatta doğru akımı bağlama imkanı. Bu sayede dünyanın farklı ülkeleri için üretilen ekipmanların birleştirilmesi ve dolayısıyla seri üretim sırasında maliyetin düşürülmesi mümkün olmaktadır.

Kusurlar bipolar transistörlü yarım köprü güç kaynağı:

Standartlar

AT (eski)

Form faktörlü bilgisayarlara yönelik güç kaynaklarında, güç anahtarı güç devresini keser ve genellikle kasanın ön panelinde ayrı kablolarla bulunur; İlgili devrelerde hiçbir yedek güç kaynağı yoktur. Bununla birlikte, neredeyse tüm AT+ATX anakartlarında bir güç kaynağı kontrol çıkışı vardı ve aynı zamanda güç kaynaklarında da AT anakartının onu kontrol etmesine (açıp kapatmasına) olanak tanıyan bir giriş vardı.

AT standart güç kaynağı, anakart üzerindeki bir adet 12 pinli konnektöre takılan iki adet altı pinli konnektör ile anakarta bağlanır. Çok renkli teller, güç kaynağındaki konnektörlere gider ve doğru bağlantı, konnektörlerin siyah telli kontakları anakart konnektörünün ortasında birleştiğinde gerçekleşir. Anakart üzerindeki AT konektörünün pin çıkışı aşağıdaki gibidir:

ATX (modern)

24 pinli bir ATX konektörü için, anakarttaki 20 pinli soketle uyumluluğun sağlanması amacıyla son 4 pin çıkarılabilir

+5VDC gereksinimleri artırıldı - artık tipik bir 160 W güç tüketimi sistemi için güç kaynağının en az 12 A (sırasıyla +3,3 VDC - 16,7 A) akım sağlaması gerekiyor, ancak toplam güç 61 W'u geçmemelidir. . Çıkış gücünde bir çarpıklık ortaya çıktı: daha önce ana kanal +5 V'du, şimdi minimum +12 V akım gereksinimleri belirlendi.Gereksinimler, bileşenlerin (çoğunlukla video kartları) gücündeki daha fazla artıştan kaynaklanıyordu, Bu hattaki çok yüksek akımlar nedeniyle ihtiyaçları +5 V hatlar tarafından karşılanamayan.

PSU / güç kaynağı konnektörleri

SATA konnektörlerinin pin çıkışı

ATX PS 12V konektörü (P4 güç konektörü)

İki adet altı pinli AT güç konektöründen biri

• 20 pinli ana güç konektörü +12V1DCV PCI-Express anakartların ortaya çıkmasından önce ilk ATX form faktörlü anakartlarla birlikte kullanıldı.

Ayrıca güç kaynağı ünitesinde bulunur:

Verimlilik - “80 PLUS”

Bilgisayar güç kaynağı üreticileri

• Soğutucu Ustası
• Korsan

Ayrıca bakınız

Notlar

1. Rusya'da elektromanyetik radyasyonla ilgili ülkelerin mevzuatının gerekliliklerine uymak - SanPiN 2.2.4.1191-03 2.2.4.1191-03.htm “Endüstriyel koşullarda, işyerinde elektromanyetik alanlar. Sıhhi ve epidemiyolojik kurallar ve düzenlemeler"
2. B.Yu. Semyonov Güç elektroniği: basitten karmaşığa. - M.: SOLOMON-Press, 2005. - 415 s. - (Mühendis Kütüphanesi).
3. +12 VDC tepe yükünde, +12 VDC çıkış voltajı aralığı ± 10 aralığında dalgalanabilir.
4. +12 V2DC'de tepe yük sırasında minimum voltaj seviyesi 11,0 VDC'dir.
5. Aralıktaki enstantane hızı, anakartın ana güç konektörü ve S-ATA güç konektörü tarafından gereklidir.
6. +3,3 VDC ve +5 VDC hatları boyunca toplam güç 61 W'u geçmemelidir
7. +3,3 VDC ve +5 VDC hatları boyunca toplam güç 63 W'u geçmemelidir
8. +3,3 VDC ve +5 VDC hatları boyunca toplam güç 80 W'ı geçmemelidir

Güç kaynağı, tüm bilgisayar bileşenlerine elektrik akımı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Bilgisayarın kararlı bir şekilde çalışması için yeterince güçlü olması ve küçük bir marja sahip olması gerekir. Ek olarak, tüm bilgisayar bileşenlerinin hizmet ömrü büyük ölçüde buna bağlı olduğundan güç kaynağının yüksek kalitede olması gerekir. Yüksek kaliteli bir güç kaynağı satın alarak 10-20 $ tasarruf ederek, 200-1000 $ değerindeki sistem birimini kaybetme riskiyle karşı karşıya kalırsınız.

Güç kaynağının gücü, esas olarak işlemcinin ve video kartının güç tüketimine bağlı olan bilgisayarın gücüne göre seçilir. Ayrıca güç kaynağının en az 80 Plus Standard sertifikasına sahip olması da gerekiyor. Optimum fiyat/kalite oranı Chieftec, Zalman ve Thermaltake güç kaynaklarıdır.

İçin ofis bilgisayarı(belgeler, İnternet) 400 W'lık bir güç kaynağı oldukça yeterli, en ucuz Chieftec veya Zalman'ı alın, yanılmayacaksınız.
Güç kaynağı Zalman LE II-ZM400

İçin multimedya bilgisayarı(filmler, basit oyunlar) Ve oyun bilgisayarı birincil sınıf(Core i3 veya Ryzen 3 + GTX 1050 Ti) aynı Chieftec veya Zalman'ın en ucuz 500-550 W güç kaynağı yeterli olacaktır, daha güçlü bir ekran kartı takılması durumunda rezervi olacaktır.
Chieftec GPE-500S güç kaynağı

Orta sınıf bir oyun bilgisayarı için (Core i5 veya Ryzen 5 + GTX 1060/1070 veya RTX 2060), Chieftec'in 600-650 W güç kaynağı uygundur, 80 Plus Bronze sertifikası varsa o zaman iyidir.
Chieftec GPE-600S güç kaynağı

Güçlü oyun için veya profesyonel bilgisayar(Core i7 veya Ryzen 7 + GTX 1080 veya RTX 2070/2080) Chieftec veya Thermaltake'den 80 Plus Bronze veya Gold sertifikasına sahip 650-700 W güç kaynağı almak daha iyidir.
Chieftec CPS-650S güç kaynağı

2. Güç kaynağı mı yoksa güç kaynağı olan kasa mı?

Profesyonel veya güçlü bir oyun bilgisayarı topluyorsanız, ayrı olarak bir güç kaynağı seçmeniz önerilir. Ofisten ya da sıradan bir şeyden bahsediyorsak ev bilgisayarı, ardından kaydedip satın alabilirsiniz iyi vücut konuşacağımız güç kaynağıyla birlikte.

3. İyi bir güç kaynağı ile kötü bir güç kaynağı arasındaki fark nedir?

En ucuz güç kaynakları (20-30 $) tanımı gereği iyi olamaz, çünkü bu durumda üreticiler mümkün olan her şeyden tasarruf ederler. Bu tür güç kaynaklarında kötü soğutucular ve kartta çok sayıda lehimlenmemiş öğe ve atlama kablosu bulunur.

Bu yerlerde voltaj dalgalanmalarını yumuşatmak için tasarlanmış kapasitörler ve bobinler bulunmalıdır. Bu dalgalanmalar nedeniyle anakartın, video kartının erken arızalanması, sabit disk ve diğer bilgisayar bileşenleri. Ek olarak, bu tür güç kaynaklarında genellikle küçük radyatörler bulunur ve bu da aşırı ısınmaya ve güç kaynağının kendisinin arızalanmasına neden olur.

Yüksek kaliteli bir güç kaynağında minimum lehimlenmemiş eleman ve radyatör bulunur daha büyük boyut kurulum yoğunluğundan da görülebilmektedir.

4. Güç kaynağı üreticileri

En iyi güç kaynaklarından bazıları SeaSonic tarafından üretilmektedir ancak aynı zamanda en pahalı olanlardır.

Tanınmış meraklı markalar Corsair ve Zalman yakın zamanda güç kaynağı yelpazesini genişletti. Ancak çoğu bütçe modelinin dolumu oldukça zayıf.

AeroCool güç kaynakları fiyat/kalite oranı açısından en iyiler arasındadır. Köklü soğutucu üreticisi DeepCool da onlara yakından katılıyor. Pahalı bir marka için fazla ödeme yapmak istemiyorsanız ama yine de yüksek kaliteli bir güç kaynağı almak istiyorsanız bu markalara dikkat edin.

FSP farklı markalar altında güç kaynakları üretmektedir. Ancak kendi markaları altında ucuz güç kaynaklarını tavsiye etmem; genellikle kısa kabloları ve az sayıda konnektörleri vardır. Üst düzey FSP güç kaynakları fena değil ancak artık ünlü markalardan daha ucuz değiller.

Daha dar çevrelerde bilinen markalardan, çok kaliteli ve pahalı olan Be Quiet!, Güçlü ve güvenilir Enermax, Fractal Design, biraz daha ucuz ama yüksek kaliteli Cougar ve bütçe olarak iyi ama ucuz HIPER'ı not edebiliriz. seçenek.

5. Güç kaynağı

Güç, bir güç kaynağının temel özelliğidir. Güç kaynağının gücü, tüm bilgisayar bileşenlerinin gücünün toplamı +% 30 (tepe yükler için) olarak hesaplanır.

Bir ofis bilgisayarı için minimum 400 watt güç kaynağı yeterlidir. Bir multimedya bilgisayarı için (filmler, basit oyunlar), daha sonra bir video kartı takmak istemeniz durumunda 500-550 Watt'lık bir güç kaynağı almak daha iyidir. Tek ekran kartlı bir oyun bilgisayarı için 600-650 Watt gücünde bir güç kaynağı takılması tavsiye edilir. Birden fazla grafik kartına sahip güçlü bir oyun bilgisayarı, 750 watt veya daha fazla güç kaynağı gerektirebilir.

5.1. Güç kaynağı güç hesaplaması

• İşlemci 25-220 Watt (satıcının veya üreticinin web sitesine bakın)
• Ekran kartı 50-300 Watt (satıcının veya üreticinin web sitesine bakın)
• Giriş sınıfı anakart 50 Watt, orta sınıf 75 Watt, yüksek sınıf 100 Watt
• Sabit sürücü 12 Watt
• SSD 5 Watt
• DVD sürücüsü 35 Watt
• Bellek modülü 3 Watt
• Fan 6 Watt

Tüm bileşenlerin güçlerinin toplamına %30 eklemeyi unutmayın, bu sizi hoş olmayan durumlardan koruyacaktır.

5.2. Güç kaynağı gücünü hesaplamak için program

Güç kaynağının gücünün daha uygun bir şekilde hesaplanması için mükemmel bir program var " Güç kaynağı Hesap makinesi". Ayrıca hesaplamanıza da olanak tanır gerekli güç kaynak kesintisiz güç kaynağı(UPS veya UPS).

Program herkes için çalışıyor Windows sürümleri"Microsoft'la. NET Çerçevesi» Sürüm 3.5 veya üstü; genellikle çoğu kullanıcı tarafından zaten yüklenmiştir. “Güç Kaynağı Hesaplayıcı” programını ve ihtiyacınız varsa “Microsoft .NET Framework” programını yazının sonundaki “” bölümünden indirebilirsiniz.

6.ATX standardı

Modern bloklar Güç kaynakları standart ATX12V'dir. Bu standardın birkaç versiyonu olabilir. Modern güç kaynakları, satın alınması önerilen ATX12V 2.3, 2.31, 2.4 standartlarına göre üretilmektedir.

7. Güç düzeltmesi

Modern güç kaynaklarında, daha az enerji tüketmelerine ve daha az ısınmalarına olanak tanıyan bir güç düzeltme işlevi (PFC) bulunur. Pasif (PPFC) ve aktif (APFC) güç düzeltme devreleri bulunmaktadır. Pasif güç düzeltmeli güç kaynaklarının verimliliği %70-75'e, aktif güç düzeltmeli ise %80-95'e ulaşır. Aktif güç düzeltmeli (APFC) güç kaynaklarını satın almanızı öneririm.

8. Sertifika 80 PLUS

Yüksek kaliteli bir güç kaynağının 80 PLUS sertifikasına sahip olması gerekir. Bu sertifikalar farklı düzeylerde gelir.

• Sertifikalı, Standart – giriş seviyesi güç kaynakları
• Bronz, Gümüş – orta sınıf güç kaynakları
• Altın – üst düzey güç kaynakları
• Platin, Titanyum – en iyi güç kaynakları

Sertifika seviyesi ne kadar yüksek olursa, voltaj stabilizasyonunun kalitesi ve güç kaynağının diğer parametreleri de o kadar yüksek olur. Orta sınıf bir ofis, multimedya veya oyun bilgisayarı için normal bir sertifika yeterlidir. Güçlü bir oyun veya profesyonel bilgisayar için bronz veya gümüş sertifikalı bir güç kaynağının alınması tavsiye edilir. Birkaç güçlü ekran kartına sahip bir bilgisayar için - altın veya platin.

9. Fan boyutu

Bazı güç kaynakları hâlâ 80 mm'lik bir fanla birlikte gelir.

Modern bir güç kaynağının 120 veya 140 mm'lik bir fanı olmalıdır.

10. Güç kaynağı konnektörleri

	ATX (24 pinli) - anakart güç konektörü. Tüm güç kaynaklarında böyle 1 konektör bulunur.
	CPU (4 pinli) - işlemci güç konektörü. Tüm güç kaynaklarında bu konektörlerden 1 veya 2 adet bulunur. Bazı anakartlarda 2 işlemci güç konektörü bulunur ancak birinden de çalışabilirler.
	SATA (15 pinli) - güç konektörü sabit sürücüler ve optik sürücüler. Bağlantı için bir kablo kullanılabildiğinden, güç kaynağının bu tür konektörlere sahip birkaç ayrı kabloya sahip olması tavsiye edilir. Sabit disk ve optik sürücü sorunlu olacaktır. Bir kabloda 2-3 konektör bulunabileceğinden, güç kaynağında bu tür 4-6 konektör bulunmalıdır.
	PCI-E (6+2 pinli) - video kartı güç konektörü. Güçlü video kartları bu konektörlerden 2 adet gerektirir. İki video kartı takmak için bu konektörlerden 4 tanesine ihtiyacınız vardır.
	Molex (4 pinli) - eski sabit sürücüler, optik sürücüler ve diğer bazı cihazlar için güç konektörü. Prensip olarak, bu tür cihazlarınız yoksa buna gerek yoktur, ancak birçok güç kaynağında hala mevcuttur. Bazen bu konektör kasanın arka ışığına, fanlara ve genişletme kartlarına voltaj sağlayabilir.
	Disket (4 pinli) - sürücü güç konektörü. Çok eski olmasına rağmen hala güç kaynaklarında bulunabilir. Bazen bazı denetleyicilere (adaptörlere) güç sağlanır.

Satıcının veya üreticinin web sitesinden güç kaynağı konektörlerinin yapılandırmasını kontrol edin.

11. Modüler güç kaynakları

Modüler güç kaynaklarında fazla kablolar açılabilir ve kasanın içine girmez. Bu uygundur, ancak bu tür güç kaynakları biraz daha pahalıdır.

12. Çevrimiçi mağazada filtreleri ayarlama

1. Satıcının web sitesinde “Güç Kaynakları” bölümüne gidin.
2. Önerilen üreticileri seçin.
3. Gerekli gücü seçin.
4. Sizin için önemli olan diğer parametreleri ayarlayın: standartlar, sertifikalar, bağlayıcılar.
5. En ucuz olanlardan başlayarak ürünleri sırayla inceleyin.
6. Gerekirse üreticinin web sitesinde veya başka bir çevrimiçi mağazada konektör yapılandırmasını ve diğer eksik parametreleri kontrol edin.
7. Tüm parametrelere uyan ilk modeli satın alın.

Böylece ihtiyaçlarınızı karşılayan en iyi fiyat/kalite oranına sahip güç kaynağını mümkün olan en düşük maliyetle alacaksınız.

13. Bağlantılar

Corsair CX650M 650W güç kaynağı
Güç Kaynağı Thermaltake Smart Pro RGB Bronz 650W
Güç kaynağı Zalman ZM600-GVM 600W

İkincil güç kaynakları, herhangi bir radyo elektronik cihazının tasarımının ayrılmaz bir parçasıdır. Bir değişkeni dönüştürmek için tasarlanmışlardır veya sabit basınç cihazın çalışması için gerekli olan doğrudan veya alternatif voltajı elektrik şebekesine veya aküye veren güç kaynaklarıdır.

Güç kaynakları yalnızca herhangi bir cihazın devresine dahil edilemez, aynı zamanda ayrı bir ünite şeklinde de yapılabilir ve hatta tüm güç kaynağı atölyelerini işgal edebilir.

Güç kaynakları için çeşitli gereksinimler vardır. Bunlar arasında: yüksek verimlilik, yüksek kaliteli çıkış voltajı, korumanın varlığı, ağ ile uyumluluk, küçük boyut ve ağırlık vb.

Güç kaynağının görevleri arasında şunlar sayılabilir:

• Yayın Elektrik gücü minimum kayıpla;
• Bir stres türünün diğerine dönüşümü;
• Kaynak akımının frekansından farklı bir frekansın oluşması;
• Gerilim değerindeki değişiklik;
• Stabilizasyon. Güç kaynağının kararlı akım ve voltaj çıkışı sağlaması gerekir. Bu parametrelerin belirli bir sınırı aşmaması veya altına düşmemesi gerekir;
• Savunma kısa devre ve güç kaynağını sağlayan cihazın bozulmasına yol açabilecek güç kaynağındaki diğer arızalar;
• Galvanik izolasyon. Eşitleme akışına ve diğer akımlara karşı koruma yöntemi. Bu tür akımlar ekipmanlara zarar verebilir ve insanları yaralayabilir.

Ancak çoğu zaman ev aletlerindeki güç kaynaklarının yalnızca iki görevi vardır - alternatifleri dönüştürmek elektrik voltajıŞebeke akımının frekansını yönlendirmek ve dönüştürmek için.

En yaygın iki tür güç kaynağı vardır. Tasarım bakımından farklılık gösterirler. Bunlar doğrusal (trafo) ve dürtü blokları beslenme.

Doğrusal güç kaynakları

Başlangıçta güç kaynakları yalnızca bu biçimde üretildi. İçlerindeki voltaj bir güç transformatörü tarafından dönüştürülür. sinüzoidal harmoniğin genliğini azaltır, bu daha sonra bir diyot köprüsü tarafından düzeltilir (tek diyotlu devreler vardır). akımı titreşimli hale dönüştürün. Daha sonra titreşimli akım, kapasitördeki bir filtre kullanılarak yumuşatılır. Sonunda akım ile dengelenir.

Neler olduğunu anlamak için sinüs dalgasını hayal edin - bu, güç kaynağımıza giren voltajın şeklinin tam olarak neye benzediğidir. Transformatör bu sinüzoidi olduğu gibi düzleştirir. Diyot köprüsü onu yatay olarak ikiye böler ve sinüs dalgasının alt kısmını yukarı çevirir. Zaten sabit ama yine de titreşimli bir voltaj elde ediliyor. Kapasitör filtresi işi bitirir ve bu sinüs dalgasını neredeyse düz bir çizgi elde edecek kadar "bastırır" ve bu DC. Bunun gibi bir şey, belki de çok basit ve kaba bir şekilde, doğrusal bir güç kaynağının çalışmasını tanımlayabilir.

Doğrusal güç kaynaklarının artıları ve eksileri

Avantajları, darbeli analogların aksine, cihazın basitliğini, güvenilirliğini ve yüksek frekanslı parazitin bulunmamasını içerir.

Dezavantajları, cihazın gücüyle orantılı olarak artan büyük ağırlık ve boyutu içerir. Ayrıca devrenin sonuna gelen ve voltajı sabitleyen triyotlar cihazın verimini düşürür. Gerilim ne kadar kararlı olursa çıkıştaki kayıpları da o kadar büyük olur.

Güç kaynaklarını değiştirme

Bu tasarımın anahtarlamalı güç kaynakları geçen yüzyılın 60'larında ortaya çıktı. İnverter prensibiyle çalışırlar. Yani, sadece doğru voltajı alternatif voltaja dönüştürmekle kalmaz, aynı zamanda değerini de değiştirirler. Cihaza giren şebekeden gelen voltaj, giriş redresörü tarafından düzeltilir. Genlik daha sonra giriş kapasitörleri tarafından yumuşatılır. Yüksek frekanslı darbeler alın dikdörtgen şekil belirli bir tekrar ve darbe süresi ile.

Darbelerin diğer yolu güç kaynağının tasarımına bağlıdır:

• Galvanik izolasyonlu ünitelerde darbe transformatöre girer.
• Dekuplajsız bir güç kaynağında darbe doğrudan düşük frekansları kesen çıkış filtresine gider.

Galvanik izolasyonlu darbe PSU'su

Kapasitörlerden gelen yüksek frekanslı darbeler, bir elektrik devresini diğerinden ayıran bir transformatöre girer. İşin özü budur. Sinyal frekansının yüksek olması nedeniyle transformatörün verimi artar. Bu, darbeli güç kaynaklarında ve dolayısıyla tüm cihazda transformatörün kütlesini ve boyutlarını azaltmayı mümkün kılar. Çekirdek olarak ferromanyetik bileşikler kullanılır. Bu aynı zamanda cihazın boyutunun küçültülmesine de olanak tanır.

Bu tür tasarım, akımın üç aşamada dönüştürülmesini içerir:

1. Darbe genişliği modülatörü;
2. Transistör aşaması;
3. Darbe transformatörü.

Darbe genişliği modülatörü nedir

Bu dönüştürücüye aksi takdirde PWM denetleyicisi denir. Görevi dikdörtgen darbenin verileceği süreyi değiştirmektir. Nabzın açık kalacağı süreyi değiştirir. Nabzın verilmediği zamanı değiştirir. Ancak besleme sıklığı aynı kalır.

Güç kaynaklarını değiştirirken voltaj nasıl dengelenir?

Tüm darbeli güç kaynakları, çıkış voltajının bir kısmını kullanarak giriş voltajının sistem üzerindeki etkisinin telafi edildiği bir tür geri besleme uygular. Bu, rastgele giriş ve çıkış voltajı değişikliklerinin stabilize edilmesini sağlar

Galvanik izolasyonlu sistemlerde negatif geri besleme oluşturmak amacıyla kullanılırlar. Dekuplajsız bir güç kaynağında geri bildirim, bir voltaj bölücü tarafından uygulanır.

Güç kaynaklarını değiştirmenin artıları ve eksileri

Avantajları arasında daha düşük ağırlık ve boyut bulunmaktadır. Geçiş süreçleriyle ilişkili kayıpların azalması nedeniyle yüksek verimlilik elektrik devreleri. Doğrusal güç kaynaklarına kıyasla daha düşük fiyat. Aynı güç kaynaklarını kullanma imkanı Farklı ülkeler Elektrik şebekesi parametrelerinin birbirinden farklı olduğu bir dünya. Kısa devre korumasının varlığı.

Anahtarlamalı güç kaynaklarının dezavantajları, çok yüksek veya çok düşük yüklerde çalışamamalarıdır. Radyo paraziti oluşturduklarından belirli türdeki hassas cihazlar için uygun değildir.

Başvuru

Doğrusal güç kaynakları aktif olarak anahtarlamalı muadilleriyle değiştirilmektedir. Artık doğrusal güç kaynakları şurada bulunabilir: çamaşır makineleri, mikrodalga fırınlar, ısıtma sistemleri.

Anahtarlamalı güç kaynakları hemen hemen her yerde kullanılır: bilgisayar Teknolojisi ve televizyonlar, çoğu tıbbi ekipmanda Ev aletleri, ofis ekipmanlarında.

İkincil güç kaynağı- ana güç kaynağı kaynağının elektriksel parametrelerini dönüştüren bir cihaz (örneğin, endüstriyel ağ) yardımcı cihazların çalışması için gerekli parametrelerle elektriğe dönüştürülür.

Güç kaynağı entegre edilebilir genel şema(genellikle basit cihazlar; veya besleme kablolarında hafif bir voltaj düşüşü bile kabul edilemez olduğunda - örneğin, bilgisayar anakartında işlemciye güç sağlamak için yerleşik voltaj dönüştürücüler bulunur), bir modül (güç kaynağı, güç rafı vb.) şeklinde yapılmış, hatta ayrı bir odada (elektrik santrali) bulunur.

İkincil güç kaynağı görevleri

• Güç iletiminin sağlanması- Güç kaynağı, belirtilen gücün minimum kayıpla iletilmesini ve kendisine zarar vermeden belirtilen çıkış özelliklerine uygunluğunu sağlamalıdır. Genellikle güç kaynağının gücü bir miktar rezervle alınır.
• Gerilim dalga biçimi dönüşümü- alternatif voltajın doğrudan voltaja dönüştürülmesi ve bunun tersinin yanı sıra frekans dönüşümü, voltaj darbelerinin üretilmesi vb. Çoğu zaman dönüşüm gereklidir alternatif akım voltajı endüstriyel frekans kalıcı olmak.
• Gerilim değeri dönüşümü Hem terfiler hem de indirgemeler. Genellikle farklı devrelere güç sağlamak için farklı değerlere sahip birkaç voltajdan oluşan bir sete ihtiyaç vardır.
• stabilizasyon- Güç kaynağının çıkışındaki voltaj, akım ve diğer parametreler, etkilendiğinde amacına bağlı olarak belirli sınırlar içinde kalmalıdır büyük miktar istikrarsızlaştırıcı faktörler: giriş voltajındaki, yük akımındaki vb. değişiklikler. Çoğu zaman yükteki voltajı dengelemek gerekir, ancak bazen (örneğin aküleri şarj etmek için) akım dengelemesi de gereklidir.
• Koruma- herhangi bir devrenin arızalanması (örneğin kısa devre) durumunda voltaj veya yük akımı izin verilen sınırları aşabilir ve elektrikli cihaza veya güç kaynağının kendisine zarar verebilir. Ayrıca birçok durumda akımın yanlış yoldan geçişine karşı koruma da gereklidir: örneğin, bir kişi veya kişi tarafından dokunulduğunda akımın topraktan geçmesi. yabancı nesne canlı parçalara.
• Devrelerin galvanik izolasyonu- yanlış yol boyunca akım akışına karşı koruma önlemlerinden biri.
• Ayarlama- Çalışma sırasında, aşağıdakileri sağlamak için herhangi bir parametrenin değiştirilmesi gerekebilir: uygun operasyon elektrikli araç gereç.
• Kontrol- herhangi bir devrenin veya bir bütün olarak güç kaynağının ayarlanmasını, açılmasını/kapatılmasını içerebilir. Doğrudan (cihaz gövdesindeki kontrolleri kullanarak) veya uzaktan olabileceği gibi programlı da (açık/kapalı, belirli bir zamanda veya herhangi bir olayın meydana gelmesiyle ayarlama sağlama) olabilir.
• Kontrol- güç kaynağının giriş ve çıkışındaki parametrelerin görüntülenmesi, devrelerin açılması/kapatılması, korumanın etkinleştirilmesi. Ayrıca doğrudan veya uzaktan da olabilir.

Çoğu zaman, ikincil güç kaynakları, elektriği alternatif akım endüstriyel frekans ağından (örneğin, Rusya'da - 240 V 50 Hz, ABD'de - 120 V 60 Hz) dönüştürme göreviyle karşı karşıya kalır.

En tipik iki tasarım, transformatör ve anahtarlama modlu güç kaynaklarıdır.

Trafo

Doğrusal güç kaynağı

Klasik güç kaynağı bir transformatör güç kaynağıdır. Genel olarak, birincil sargısı şebeke voltajı için tasarlanmış bir düşürücü transformatör veya ototransformatörden oluşur. Daha sonra alternatif voltajı doğrudan voltaja (titreşimli tek yönlü) dönüştüren bir doğrultucu takılır. Çoğu durumda, doğrultucu bir diyottan (yarım dalga doğrultucu) veya bir diyot köprüsü (tam dalga doğrultucu) oluşturan dört diyottan oluşur. Bazen voltajı ikiye katlayan redresörlerde olduğu gibi başka devreler de kullanılır. Doğrultucudan sonra salınımları (titreşimleri) yumuşatmak için bir filtre takılır. Genellikle sadece büyük bir kapasitördür.

Ayrıca devreye yüksek frekanslı girişim, dalgalanmalar (varistörler), kısa devre koruması (kısa devre), voltaj ve akım stabilizatörleri için filtreler monte edilebilir.

Trafo boyutları

Burada S (\displaystyle S) cm2 cinsinden ifade edilir, E e f f 1 (\displaystyle E_(eff1))- volt cinsinden. Düşük güçlü transformatörler için daha küçük payda değerleri, yüksek güçlü transformatörler için daha büyük payda değerleri seçilir.

Transformatörün gücünü arttırmanın bir diğer yolu da çalışma frekansını arttırmaktır. Yaklaşık olarak ne zaman olduğu varsayılabilir. verilen boyutlar transformatörün gücü çalışma frekansıyla doğru orantılıdır. Bu nedenle frekansın artması k (\displaystyle k) sabit güç ile transformatörün boyutunu azaltmanıza olanak tanır ∼ k (\displaystyle \sim (\sqrt (k))) kez (manyetik devrenin kesit alanı azalır ∼ k (\displaystyle \sim k) kez) veya buna göre kütlesi ∼ k 3 / 2 (\displaystyle \sim (\sqrt[(3/2)](k))) bir kere.

Özellikle, bu hususlar dahil olmak üzere, uçak ve gemilerin yerleşik güç ağlarında genellikle 115 V voltajla 400 Hz frekans kullanılır.

Ancak frekanstaki bir artış, esas olarak histerezis kayıplarındaki artış nedeniyle manyetik çekirdeklerin manyetik özelliklerini kötüleştirir, bu nedenle, birkaç kHz'in üzerindeki çalışma frekanslarında, örneğin ferrit veya karbonil demirden yapılmış transformatörlerin ferrodielektrik manyetik çekirdekleri kullanılır.

Çeşitli ikincil güç kaynağının modern kaynakları Ev aletleri, bilgisayarlar, yazıcılar vb. artık neredeyse tamamen devrelere göre yürütülmekte ve klasik transformatörlerin yerini neredeyse tamamen almıştır. Bu tür kaynaklarda, gerekli ikincil voltajların bir setini elde ederek, güç verilen devrenin ve besleme ağının galvanik olarak ayrılması, ferrit çekirdekli yüksek frekanslı transformatörler kullanılarak gerçekleştirilir. Yüksek frekanslı voltajın kaynağı, genellikle transistör olan yarı iletken anahtarlara sahip darbeli anahtarlama devreleridir. Genellikle invertör olarak adlandırılan bu tür cihazların kullanımı, cihazın ağırlığını ve boyutlarını önemli ölçüde azaltmayı ve ayrıca darbeli kaynaklar daha az kritik olduğundan güç kaynağının kalitesini ve güvenilirliğini artırmayı mümkün kılar. birincil ağdaki güç kaynağı - şebeke voltajındaki dalgalanmalara ve düşüşlere, frekansındaki değişikliklere karşı daha az duyarlıdırlar.

Avantajlar ve dezavantajlar

• Büyük ağırlık ve boyutlar, güçle orantılıdır.
• Metal tüketimi.
• Azalan verimlilik ile çıkış voltajı kararlılığı arasındaki denge: kararlı voltajı sağlamak için ek kayıplara neden olan bir dengeleyici gereklidir.

Güç kaynağını değiştirmek

güç ünitesi Bir bilgisayarı çalıştırmak için gerekli voltajı evdeki voltajdan oluşturmak için kullanılan bir cihazdır. Rusya'da güç kaynağı (bundan sonra kısaca PSU olarak anılacaktır) değişkeni dönüştürür elektrik Ev elektrik ağı Belirli bir doğru akımda voltaj 220 V ve frekans 50 Hz. Ev elektrik standartları ülkeden ülkeye farklılık göstermektedir. Örneğin ABD'de sıradan sakinlerin evlerine 120 V voltaj ve 60 Hz frekanslı alternatif akım sağlanıyor.

İletken direncini hesaplamak için iletken direnci hesaplayıcısını kullanabilirsiniz.

Güç kaynağı çeşitleri ve farklılıkları.

İki ana var güç kaynağı türü: transformatör ve darbe. Cihazları ve farklılıkları ile avantajları ve dezavantajları aşağıda tartışılacaktır.

Transformatör güç kaynağı ve cihazı.

Bu güç kaynağı türü klasiktir ve aynı zamanda en basitidir. Aşağıda iki kutuplu doğrultuculu devresi verilmiştir:

Bu tip güç kaynağının en önemli unsuru, düşürücü bir transformatördür (bunun yerine bir otomatik transformatör kullanılabilir). Bu elemanın birincil devresi tam olarak gelen şebeke voltajına göre tasarlanmıştır. Böyle bir PSU'nun bir diğer önemli detayı bir doğrultucudur. Alternatif voltajı tek yönlü ve titreşimli doğru voltaja dönüştürme işlevini yerine getirir. Çoğu durumda yarım dalga veya tam dalga doğrultucu kullanılır. İlki bir diyottan oluşur ve sonuncusu bir diyot köprüsü oluşturan dört diyottan oluşur. Bazı durumlarda, bu elemanın diğer devreleri, örneğin üç fazlı doğrultucularda veya çift voltajlı doğrultucularda kullanılabilir. Transformatör güç kaynağının son önemli parçası, redresörün yarattığı dalgalanmaları yumuşatan filtredir. Genellikle bu kısım büyük kapasiteli bir kapasitör ile temsil edilir.

Transformatör boyutları. Aşağıdaki formül elektrik mühendisliğinin temel yasalarından türetilmiştir:

(1/n)~f*S*B

Bu formülde n, 1 volt başına sarım sayısı, f ise frekanstır alternatif akım, S, manyetik çekirdeğin kesit alanıdır, B, manyetik çekirdekteki manyetik alan indüksiyonudur.

Formül anlık değeri değil, B genliğini tanımlar!

Uygulamada, manyetik alan indüksiyonunun (B) büyüklüğü çekirdekteki histerezis ile sınırlıdır. Bu, transformatörün aşırı ısınmasına ve mıknatıslanmanın tersine dönmesi nedeniyle kayıplara yol açar.

AC frekansı(f) 50 Hz ise, o zaman değiştirilebilir parametreler Bir transformatör tasarlanırken yalnızca S ve n kalır. Pratikte aşağıdaki buluşsal yöntem kullanılır: n (55 ile 70 arasında bir değerde) / cm^2 cinsinden S

Manyetik çekirdeğin (S) kesit alanındaki bir artış, transformatörün boyutlarında ve ağırlığında bir artışa yol açar. S'nin değerini düşürürseniz, bu n'nin değerini artırır, bu da küçük transformatörlerde telin kesitinde bir azalmaya yol açar (aksi takdirde sargı çekirdeğe sığmaz)

N değeri arttıkça ve kesit alanı azaldıkça önemli bir artış olur aktif direnç sargılar Düşük güçlü transformatörlerde sargıdan geçen akım küçük olduğundan bu durum göz ardı edilebilir. Ancak güç arttıkça sargıdan geçen akım da artar ve bu durum sargı direncinin yüksek olmasıyla birlikte önemli miktarda ısıl gücün dağılmasına yol açar.

Yukarıdakilerin tümü, standart frekansı 50 Hz olan (bir bilgisayara güç sağlamak için gerekli) yüksek güçlü bir transformatörün ancak büyük ağırlığa ve boyutlara sahip bir cihaz olarak tasarlanabileceğine yol açmaktadır.

Modern güç kaynaklarında farklı bir yol izliyorlar - f'nin değerini arttırıyorlar, bu da elde ediliyor anahtarlamalı güç kaynaklarını kullanma. Bu tür güç kaynakları, transformatör olanlardan çok daha hafiftir ve boyutları önemli ölçüde daha küçüktür. Ayrıca, anahtarlamalı güç kaynakları giriş voltajı ve frekansı açısından o kadar da zorlayıcı değildir.

Transformatör güç kaynaklarının avantajları

• Ürünün sadeliği;
• Tasarımın güvenilirliği;
• Elementlerin mevcudiyeti;
• Radyo paraziti oluşmadı.

Transformatör güç kaynaklarının dezavantajları

• Güçle artan büyük ağırlık ve boyutlar;
• Metal tüketimi;
• Verimliliğin azaltılması ile çıkış voltajı kararlılığı arasında bir uzlaşmaya duyulan ihtiyaç.

Güç kaynağı ve cihazının değiştirilmesi.

Aşağıda tek pimli darbe güç kaynağının bir şeması bulunmaktadır (bu devre en basitidir):

Aslında Güç kaynakları darbe tipiöyle invertör sistemi. Bu güç kaynağı ünitesinde, içine giren elektrik enerjisi önce düzeltilir (yani doğrudan elektrik akımı oluşturulur) ve ardından enerjiye dönüştürülür. kare darbeler Belirli bir frekans ve görev döngüsü. Bundan sonra, bu dikdörtgen darbeler transformatöre (güç kaynağı tasarımı galvanik izolasyon içeriyorsa) veya doğrudan çıkış alçak geçiren filtresine (galvanik izolasyon yoksa) gönderilir. Darbeli güç kaynaklarında frekans arttıkça transformatör veriminin artması ve çekirdek kesitine olan gereksinimin önemli ölçüde azalması nedeniyle klasik çözümlere göre çok daha küçük transformatörler kullanılabilmektedir.

Çoğu durumda, darbe tipi bir transformatörün çekirdeği, elektrikli çelik kullanan düşük frekanslı transformatörlerin aksine, ferrimanyetik malzemelerden yapılabilir.

Gerilim stabilizasyonu güç kaynaklarını değiştirirken olumsuz geri bildirim yoluyla sağlanır. Çıkış voltajını nispeten sabit bir seviyede tutmanıza olanak tanır. Böyle bir bağlantı kurulabilir Farklı yollar. Güç kaynağı tasarımında galvanik izolasyon varsa en sık kullanılan yöntem, transformatörün çıkış sargılarından biri üzerinden iletişim veya optokuplör yönteminin kullanılmasıdır. PWM kontrol cihazının çıkışındaki görev döngüsü, geri besleme sinyaline bağlıdır ve bu da çıkış voltajına bağlıdır. Güç kaynağında dekuplajın sağlanmaması durumunda geleneksel dirençli gerilim bölücü kullanılır. Bu sayede anahtarlamalı güç kaynakları sabit bir çıkış voltajını koruyabilir.

Güç kaynaklarını değiştirmenin avantajları.

• Önemli ölçüde daha düşük ağırlık ve boyutlar (bu, frekans arttığında, daha küçük boyutlara sahip transformatörlerin aynı güçle kullanılabilmesi nedeniyle elde edilir. Çoğu doğrusal stabilizatör, çoğunlukla güçlü düşük frekanstan yapılır. güç transformatörleri ve çalışan radyatörler doğrusal mod;
• Daha fazla yüksek verim(%98'e kadar). Bu kadar yüksek bir verimlilik, çoğu zaman temel elemanların kararlı bir durumda olması (ve açma/kapama sırasında kayıpların meydana gelmesi) nedeniyle elde edilir. anahtar unsurlar);
• Daha düşük maliyet (bu avantaj, birleşik bir sistemin yaygın olarak piyasaya sürülmesi sayesinde elde edildi) eleman tabanı ve yüksek güçlü transistörlerin geliştirilmesi);
• Doğrusal stabilizatörlerle aynı düzeyde güvenilirlik;
• Geniş giriş frekansı ve voltaj aralığı elektrik enerjisi. Bu sayede dünyanın farklı ülkelerinde aynı güç kaynağı kullanılabiliyor. çeşitli standartlar ev elektrik ağı;
• Öngörülemeyen durumlara (kısa devre) karşı korumanın varlığı.

Güç kaynaklarını değiştirmenin dezavantajları

• Devrenin çoğunun elektrik şebekesinden galvanik izolasyon olmadan çalışması nedeniyle güç kaynağının onarılmasındaki zorluk
• Yüksek frekanslı bir girişim kaynağıdır. Bu dezavantaj, anahtarlamalı güç kaynaklarının çalışma prensibinden kaynaklanmaktadır. Onun yüzünden güç kaynağı üreticileriÇoğu durumda tamamen ortadan kaldıramayan gürültü azaltma önlemlerinin alınması gerekir. bu sorun
• Harmonik etki üçün katıdır (güç faktörü düzelticileri ve filtreleri ile) bu dezavantaj alakasız)