«Источники питания СВТ»

1. Классификация источников питания ПК. Схема подачи питания. Разводка разъемов питания системных плат формата АТХ.

Основной функцией источника электропитания является обеспечение стабильного выходного напряжения при изменении входного напряжения, выходного тока и рабочей температуры. Все ИП можно разделить на две группы: источники первичного электропитания, и источники вторичного электропитания.

Источники первичного электропитания. К данной группе ИП отно­сятся: химические источники тока (гальванические элементы, батареи и аккумуляторы); термобатареи; (солнечные батареи); топливные элементы; биохимические источники тока; атомные элементы; электромашинные генераторы.

Классификация источников вторичного электропитания. Источники вторичного электропитания можно классифицировать по следующим параметрам:

1. По типу питающей цепи:

1. ИП, использующие электрическую энергию, получаемую от однофазной сети переменного тока;

2. ИП, использующие электрическую энергию, получаемую от трехфазной сети переменного тока;

3. ИП, использующие электрическую энергию автономного ис точника постоянного тока.

2. По напряжению на нагрузке:

1. ИП низкого (до 100 В) напряжения;

2. ИП среднего (от 100 до 1000 В) напряжения;

3. ИП высокого (свыше 1000 В) напряжения.

3. По мощности нагрузки:

1. ИП малой мощности (до 100 Вт);

2. ИП средней мощности (от100 до 1000 Вт);

3. ИП большой мощности (свыше 1000 Вт).

4. По роду тока нагрузки:

1. ИП с выходом на переменном токе;

2. ИП с выходом на постоянном токе;

3. ИП с выходом на переменном и постоянном токе.

5. По числу выходов:

1. одноканальные ИП, имеющие один выход постоянного или переменного тока;

2. многоканальные ИП, имеющие два или более выходных напряжений.

6. По стабильности напряжения на нагрузке:

1. стабилизированные ИП;

2. нестабилизированные ИП.

Стабилизированные источники питания имеют в своем составе, по крайней мере, один стабилизатор напряжения (тока) и могут быть разде­лены:

а) по характеру стабилизации напряжения:

ИП с непрерывным регулированием; ИП с импульсным регулированием.

б) по характеру обратной связи:

параметрические;

компенсационные;

комбинированные;

2. Линейные и импульсные источники вторичного электропитания. Упрощенные функциональные схемы. Сравнение импульсных и линейных источников питания. Элементная база ип.

Блок питания обеспечивает напряжениями различные устройства. Любые ИП принято делить на линейные и импульсные.

В линейных ИП переменное напряжение питающей сети преобразу­ется трансформатором, выпрямляется, подвергается низкочастотной фильтрации и стабилизируется (рис.1.3.). В нестабилизированных ИП на­грузка подключается непосредственно к выходу фильтра низкой частоты. В стабилизаторах линейных ИП осуществляется непрерывное регулирова­ние: последовательно или параллельно с нагрузкой включается регули­рующий элемент (транзистор), управляемый сигналом обратной связи, за счет чего выходное напряжение поддерживается на постоянном уровне.

Рис. 1.3. Упрощенная функциональная схема линейного стабилизированного источника питания.

Отличительная особенность линейных стабилизаторов напряжения заключается в том, что их выходное напряжение всегда ниже нестабилизированного входного напряжения. Кроме этого выходное напряжение U_BbIX всегда имеет одинаковую полярность с входным напряжением U_BX.

Импульсные ИП непосредственно выпрямляют и фильтруют напря­жение питающей сети переменного тока без использования первичного си­лового трансформатора, который для частоты 50 Гц имеет значительные вес и габариты. Выпрямленный и отфильтрованный постоянный ток ком­мутируется мощным электронным ключом, затем преобразуется высо­кочастотным трансформатором, снова выпрямляется и фильтруется (рис. 1.4).

Электронный ключ управляется специальным сигналом, формируе­мым схемой управления. В устройстве может быть обратная связь по на­пряжению, благодаря которой стабилизируется выходное напряжение (управляющий сигнал формируется в зависимости от разности напряжений выходного и опорного). Из-за высокой частоты переключения (от 20 кГц и выше), трансформаторы и конденсаторы фильтров имеют намного мень­шие размеры, чем их низкочастотные (50 Гц) эквиваленты. Достоинством импульсных ИП является высокий КПД - 60 - 80% (КПД линейных ИП, как правило, не превышает 40 - 50%).

Сравнение импульсных и линейных источников питания.

Несмотря на то, что ли­нейные ИП имеют много достоинств, таких как:

• простота,

• малые уровни пульсаций выходного напряжения и шума,

• отличные значения нестабиль­ности по напряжению и току,

• малое время восстановления нормативного уровня выходного напряжения после скачкообразного изменения тока на­грузки.

Главными их недостатками, ограничивающими их применение, яв­ляются: низкий КПД, значительные масса и габариты.

Импульсные ИП находят широкое применение главным образом бла­годаря их значительно большой удельной мощности и большой эффектив­ности. Важным достоинством импульсных ИП является большое время удержания, то есть время, в течение которого выходное напряжение ИП остается в допустимых пределах при пропадании входного напряжения. Особую актуальность это приобретает в цифровых вычислителях и ком­пьютерах.

Обобщенные результаты сравнения линейных и импульсных ИП представлены в табл. 1.1.

Элементная база ИП.

В качестве базовых электрорадиоэлементов ИП используются:

1. полупроводниковые диоды, стабилитроны и стабисторы, тиристоры, транзисторы;

2. трансформаторы и дроссели (низкочастотные и высокочастотные);

3. конденсаторы (в основном оксидные, имеющие большую удельную емкость);

4. линейные интегральные микросхемы (операционные усилители, усилители низкой частоты);

5. интегральные стабилизаторы напряжения и тока (линейные и импульсные);

6. интегральные микросхемы, входящие в состав импульсных ИП (конверторы, однотактные и двухтактные,ШИМ - контроллеры, специализированные схемы управления импульсными источниками вторичного электропитания);

8) устройства индикации (лампы накаливания и светодиоды, аналоговые и цифровые индикаторы);

9) предохранители (плавкие, биметаллические, электронные). Современная тенденция развития ИП такова, что они строятся в основном с применением интегральных микросхем, а доля дискретных активных элементов в них постоянно уменьшается.

Таблица 1.1. Сравнение импульсных и линейных ИП

Параметр (Возможность)	Линейный	Импульсный
	ИП	ИП
КПД	40-55%	60-80%
Средняя удельная мощность	30 Вт/дм3	130-150Вт/дм3
Нестабильность по входному напряжению	0,02 - 0,05%	0,05 - 1%
Нестабильность по току нагрузки	0,02-0,1%	0,1 - 1%
Пульсации выходного напряжения	0,5 - 2 мВ	25 - 100 мВ
Время восстановления	50 мкс	300 мкс
Время удержания	2 мс	30-35мс
Возможность инвертирования (изменения-
полярности) входного напряжения-	нет	есть
Возможность увеличения входного
напряжения в DC-DC преобразователях.	нет	есть