Статья добавлена: 24.04.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Что такое импульсные блоки питания (ИБП)?
Любое электронное оборудование имеет в своем составе источник постоянного напряжения. В современной электронной технике чаще приходится встречаться с двумя видами источников питания: импульсные блоки питания и линейные блоки питания. Лидирующее положение занимают импульсные блоки питания (ИБП).
Линейные блоки питания имеют много полезных свойств таких как: простота, низкие выходные пульсации и шум, превосходные значения нестабильности по напряжению и току, быстрое время восстановления. Главным недостатком является невысокая эффективность, невысокий КПД.
ИБП широко применяются из-за высокого КПД, малых габаритов и массы, высокой удельной мощности. Все перечисленные свойства ИБП получили благодаря применению ключевого режима работы силовых элементов. Малую массу и габариты ИБП получили, прежде всего за счет исключения из схемы мощного низкочастотного силового трансформатора работающего на частоте 50 Гц. Вместо понижающего трансформатора используется высокочастотный трансформатор, работающий на частоте несколько десятков кГц., что позволяет уменьшить объем и массу электромагнитных элементов по сравнению с эквивалентными линейными источниками, тем самым повысить удельные объемно-массовые показатели.
К недостаткам ИБП относятся такие характеристики как сложность схемы, наличие высокочастотных шумов и помех, увеличение пульсаций выходного напряжения, большое время выхода на рабочий режим.
При сравнении характеристик показанных в таблице 1, можно сказать, что КПД импульсных источников питания увеличивается по сравнению с источником с понижающим трансформатором в отношении 2:1, удельная мощность увеличивается в 5 раз.
Статья добавлена: 23.04.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Проблемы с электропитанием.
Проблемы с электропитанием можно подразделить на две основные группы: проблемы, ведущие к повреждениям оборудования, и проблемы, вызывающие повреждение данных или приводящие к некорректной работе. Любое напряжение выше 230 В является повышенным, любое напряжение ниже 205 В - пониженным. Повышенное напряжение может привести к выходу из строя источников питания компьютеров и другого оборудования. Электромоторы перегреваются при пониженном напряжении. Для микрокомпьютеров обычно используют источники питания с автонастройкой, которые, к счастью, устойчивы к пониженному напряжению.
Аномалия в электропитании, которая особенно опасна для компьютеров и электроники вообще - это импульс, известный также как кратковременное повышение, выброс или колебание напряжения.
Импульс - это очень короткое повышение напряжения, причиной которого может служить удар молнии в силовую линию, включение определенного типа силовых устройств либо управление двигателем переменной скорости. Типичный импульс, величина которого может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт, вызывает серьезное нарушение в работе сети переменного тока, но только на несколько микросекунд.
Отключение энергии - проблема, требующая наиболее пристального внимания. Не заметить полную потерю питания действительно довольно сложно. Кратковременное отключение энергии - длящееся лишь от полупериода до пары периодов волны - часто называют выпадением питания.
Радиочастотная интерференция ведет к возникновению электрошума, который накладывается на предполагаемо чистую, синусоидальную волну при частоте 50 Гц. И если этому шуму удастся пройти через блок питания в питающую шину компьютера, компьютер может ошибочно интерпретировать его как данные.
Когда отдельный компьютер или сеть компьютеров заземляют в нескольких точках, образуются нежелательные контуры заземления. Предполагается, что монтаж разводки питания в доме или офисе заземляется через одну точку - вход питания (другими словами, через главную распределительную панель, по которой электроэнергия подводится к зданию). Если монтаж сети переменного тока в здании выполнен так, что заземление осуществляется в двух или большем числе точек, то формируется замкнутая цепь, позволяющая токам циркулировать через заземление. Проблема токов в земле возникает потому, что все провода обладают различным сопротивлением, и токи, циркулирующие в цепи, вызывают различное падение напряжения в заземленных проводах. И это несмотря на то, что все они, как предполагается, имеют нулевой потенциал. Различие напряжений может вызвать все что угодно, начиная от биений с тактовой частотой 50 Гц до высокочастотных шумов, которые могут вести к неправильной интерпретации данных компьютером.
Существует несколько путей борьбы с проблемами электропитания.
Статья добавлена: 13.04.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Проявления неисправности блока питания.
Проявления неисправности блока питания компьютера могут быть очевидными и неочевидные. Например, компьютер вообще не работает, появление дыма и запаха при включении питания, сгорает предохранитель на распределительном щите и др.. Неочевидные причины неисправности - для определения неисправного эле¬мента требуют дополнительной диагностики системы, т. к. явно не проявляют себя, но тем не менее они влияют на работоспособность источника питания. Например, мы видим ошибки системы, которые не указывают на неисправность блока питания:
- различного рода ошибки и зависания при включении электропитания;
- неожиданная перезагрузка системы и периодические зависания во время обычной работы;
- хаотически возникающие ошибки четности данных и другие ошибки оперативной памяти;
- одновременная остановка жесткого диска и вентилятора, перегрев компьютера из-за выхода из строя вентилятора (из-за того, что нет +12 В);
- перезагрузка системы при незначительном снижении напряжения сети 220В;
- «удары» электрического тока во время прикосновения рукой к корпусу компьютера или к разъемам;
- небольшие статические разряды, нарушающие работу сети;
- ранняя подача сигнала «Питание в норме» (из-за неисправности в цепи формирования этого сигнала) может приводить к искажениям CMOS-памяти (наиболее часто встречающиеся типовые неисправности, непосредственно связанные с нарушением работоспособности источника питания системного блока ПК см. в табл. 1).
Выходные напряжения желательно проверять цифровым мультиметром, обеспечивающим необходимую точность измерений.
Статья добавлена: 06.04.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Что такое LDO регуляторы?
LDO регуляторы - тип линейных регуляторов напряжения, отличающихся малым падением напряжения на регулирующем элементе. Один из главных параметров - падение напряжения (dropout) VDROP, определяется как минимальное напряжение между входом и выходом стабилизатора, при котором схема стабилизации сохраняет работоспособность. В большинстве методик тестирования это напряжение измеряется при уменьшении входного напряжения VIN, когда напряжение на выходе VOUT снижается на 100 мВ относительно нормального режима работы схемы стабилизации (когда VIN = VOUT +5 В). В обычном регуляторе используется составной n-p-n транзистор, работающий в линейной области. В LDO регулирующим элементом является один p-n-p транзистор, поэтому минимальное падение напряжения на нем равно напряжению насыщения коллектор-эмиттерного перехода этого транзистора. В некоторых микросхемах LDO регуляторов используются полевые транзисторы. В любом случае напряжение VDROP зависит от тока нагрузки и температуры перехода (открытого канала). Имеются несколько групп приборов в линейке LDO регуляторов, например, у National Semiconductor кроме стандартных регуляторов, pin-to-pin совместимых с серией 78хх и LM317, имеются несколько групп приборов, ориентированных на конкретные области применения.
Статья добавлена: 13.03.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Состояния энергопотребления компонентов компьютера.
Система ACPI переводит различные компоненты аппаратного обеспечения из одного состояния (например, нормальный режим работы) в другое (например, режим пониженного энергопотребления). Переход из одного состояния в другое происходит, как правило, по событию. Например, падение температуры на ядре процессора является событием, по которому ОС может вызвать метод уменьшения скорости вращения вентилятора. Другой пример: пользователь дал явное указание перехода системы в спящее состояние с сохранением оперативной памяти на диск, а через некоторое время администратор сети произвёл включение системы c помощью функции Wake-on-LAN.
Выделяют следующие основные состояния «системы в целом»:
Статья добавлена: 12.03.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Описание системы электропитания ноутбука и ее состояния (пример).
Напомним, что традиционно система электропитания ноутбука (рис. 1) может находиться либо в активном состоянии S0 (обычный рабочий режим), либо в одном из четырех состояний «сна» S1-S4.
В состоянии S1 все процессорные кэши сброшены и процессор прекратил выполнение инструкций. Однако поддерживается питание процессора и оперативной памяти, а устройства, которые не обозначены как включенные, могут быть отключены.
Состояние S2 — это еще более глубокое состояние «сна», когда процессор отключен.
Состояние S3 (другое название — Suspend to RAM (STR) или режим ожидания — Standby) — это состояние, в котором на оперативную память (ОЗУ) продолжает подаваться питание и она остается практически единственным компонентом, потребляющим энергию.
Состояние S4 известно как гибернация (Hibernation). В этом состоянии всё содержимое оперативной памяти сохраняется в энергонезависимой памяти (например, на жестком диске или SSD).
Статья добавлена: 23.04.2025
Категория: Статьи по блокам питания
Схемы клампирования в ИБП.
В источниках с импульсно-прямоугольным напряжением на выходе при работе от аккумуляторных батарей в силовой части инвертора всегда присутствует схема клампирования (схема фиксации, схема размагничивания). Назначение данной схемы размагнитить трансформатор и обеспечить формирование правильной импульсно-прямоугольной формы выходного напряжения ИБП (см рис.1). В формируемом выходном напряжении между прямоугольными импульсами переменного напряжения должны присутствовать паузы с нулевым напряжением. Без схемы клампирования четкого нуля в паузах получить не возможно, так как при работе трансформатора на реактивную нагрузку в первичной силовой обмотке трансформатора создаются паразитные ЭДС, а также подмагничивание сердечника трансформатора, которые значительно искажают форму выходного напряжения.
Статья добавлена: 05.03.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Импульсные блоки питания. Основные принципы работы.
Импульсные блоки питания (ИБП) на сегодняшний день получили самое широкое распространение и используются во всех современных радиоэлектронных устройствах. В основе работы любого ИБП заложен один и тот же основной принцип, который заключается в преобразовании сетевого переменного напряжения (220В, 50 Гц) в переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое трансформируется до требуемых значений, выпрямляется и фильтруется.
Преобразование переменного напряжения в импульсное высокочастотное напряжение прямоугольной формы осуществляется с помощью импульсного трансформатора и мощного транзистора, работающего в режиме ключа в цепи первичной обмотки импульсного трансформатора, вместе образующих схему ВЧ преобразователя. Что касается схемного решения, то здесь возможны два варианта построения преобразователей:
- по схеме импульсного автогенератора (например, такой использовался в ИБП телевизоров);
- по схеме с внешним управлением (используется в большинстве современных радиоэлектронных устройств).
Обычно частота преобразователя выбирается от 18 до 50 кГц, поэтому импульсный трансформатор и весь блока питания достаточно компактны, что является важным параметром для современной радиоэлектронной аппаратуры. На рис. 1. показан пример упрощенной схемы импульсного преобразователя с внешним управлением.
Статья добавлена: 02.03.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Технические термины применяемые в документации по АКБ.
Аккумулятор (элемент) (cell, secondary cell) - совокупность электродов и электролита, образующая основу устройства аккумуляторной батареи.
Аккумуляторная батарея (secondary battery) - два или более аккумуляторов (элементов), соединенных между собой и используемых в качестве источника электрической энергии.
Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (lead acid battery) - аккумуляторная батарея, в которой электроды изготовлены главным образом из свинца, а электролит представляет собой раствор серной кислоты.
Заряд батареи (charge of a battery) - операция, в процессе которой батарея получает от внешней цепи электрическую энергию, которая преобразуется в химическую.
Разряд батареи (discharge of a battery) - операция, в процессе которой батарея отдает ток во внешнюю цепь в результате превращения химической энергии в электрическую.
Открытый аккумулятор (vented cell) - аккумулятор, имеющий крышку с отверстием, через которое могут удаляться газообразные продукты. Отверстие может быть снабжено системой вентиляции.
Закрытый аккумулятор (valve-regulated sealed cell) - аккумулятор, который закрыт в обычных условиях, но имеет устройство, позволяющее выделяться газу, когда внутреннее давление превышает установленное значение. Обычно дополнительная заливка электролита в такой аккумулятор невозможна.
Сухозаряженная батарея (dry charged battery) - аккумуляторная батарея, хранящаяся без электролита, пластины (электроды) которой находятся в сухом заряженном состоянии.
Пластина Планте (Plante plate) - пластина очень большой эффективной поверхности, обычно изготавливаемая из свинца, активная масса которой формируется в тонких слоях свинца путем электрохимического окисления.
Намазная (пастированная) пластина (pasted plate) - пластина, содержащая токопроводящую решетку, которая служит основой для активной массы.
Трубчатая (панцирная) пластина (tubular plate) - положительная пластина, которая состоит из комплекта пористых трубок, заполненных активной массой.
Вентиляционная пробка (vent plug (of a cell or battery)) - деталь, закрывающая заливочное отверстие, которое также используется для удаления газа.
Предохранительный клапан (vent valve) - деталь вентиляционной пробки, которая позволяет выходить газу в случае избыточного внутреннего давления, но не допускает поступления воздуха в аккумулятор.
Батарейный поддон (battery tray) - контейнер со сплошными стенками для размещения нескольких аккумуляторов или батарей.
Емкость батареи (battery capacity) - количество электричества или электрический заряд, которое(ый) полностью заряженная батарея может отдать в заданных условиях. Единицей СИ для электрического заряда является кулон (1 Кл = 1 А•с), но на практике емкость обычно выражается в ампер-часах (А•ч).
Конечное напряжение разряда (final voltage, cut-off voltage, end voltage) - заданное напряжение, при котором разряд батареи считается законченным.
Постоянный подзаряд (непрерывный заряд малым током) (trickle charge) - непрерывный заряд длительным режимом, который компенсирует саморазряд и поддерживает батарею в состоянии почти полной заряженности.
Статья добавлена: 28.02.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Низковольтные MOSFET-транзисторы в корпусах SO-8.
Линейка низковольтных силовых MOSFET-транзисторов компании International Rectifier выполнена по улучшенной технологии и с использованием современных технологий корпусирования. Их применение позволит выполнить самые жесткие требования к эффективности и себестоимости конечного решения.
Низковольтные MOSFET-транзисторы - одни из самых востребованных в настоящее время. Они находят широкое применение в каскадах DC/DC-преобразователей, коммутации и распределении цепей питания, а также защиты батарейных источников питания в потребительском, компьютерном и коммуникационном оборудовании. В условиях жесткой конкурентной борьбы и существования различного рода требований к высокой энергоэффективности оборудования разработчики стремятся уменьшить габариты, энергопотребление, и при этом снизить себестоимость конечной продукции. Силовые коммутаторы, которые стали прочной нишей для использования MOSFET-транзисторов, наиболее чувствительны к этим характеристикам. Они порой предъявляют полярные требования к силовому MOSFET-транзистору, требуя в одном случае поиска транзистора с минимальным сопротивлением открытого канала RDS(ON), как в случае статического ключа, а в другом - с минимальным зарядом затвора (QG), как в случае высокочастотного ШИМ-коммутатора. Прежде эти условия приводили к необходимости выбора различных марок транзисторов для работы в тех или иных каскадах. Необходимо было также выбрать оптимальное соотношение занимаемой площади и рассеиваемой мощности. Однако совершенствование технологий производства MOSFET-транзисторов позволило компенсировать влияние данных противоречий.
Применение сдвоенных транзисторов выгодно в тех случаях, когда в силовых каскадах используется несколько транзисторов и одновременно требуется повысить плотность монтажа и/или снизить количество комплектующих элементов. Сдвоенные n-канальные MOSFET-транзисторы, например, IRF8313PBF содержит два полностью идентичных и независимых n-канальных MOSFET-транзистора (рис. 1б), а IRF8513PBF - два отличающихся по характеристикам n-канальных MOSFET-транзистора, включенных по схеме полумостового коммутатора (рис. 1в). Каждый из этих сдвоенных транзисторов оптимизирован для использования в высокоэффективных понижающих DC/DC-преобразователях с синхронным выпрямлением.
Статья добавлена: 20.02.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Блоки питания стандарта EPS12V.
Требования, предъявляемые к высококачественным устройствам, очень жесткие и все блоки питания им должны соответствовать. Для оценки качества блока питания используются различные критерии. Многие потребители при покупке компьютера пренебрегают значением источника питания, и поэтому некоторые сборщики персональных компьютеров сокращают расходы на него. Ведь не секрет, что гораздо чаще цена компьютера увеличивается за счет дополнительной памяти или жесткого диска большей емкости, а не за счет более совершенного источника питания.
Недостаточная мощность блока питания ограничивает возможности расширения компьютера, но достаточно часто компьютеры выпускаются с довольно мощными блоками питания, учитывая, что в будущем в систему будут установлены новые (дополнительные) узлы. Паспортное значение мощности, указанное на блоке питания как всем известно это еще не все данные о блоке питания, которые мы должны учитывать. Дешевые блоки питания наверняка могут развивать мощность, указанную в паспорте, но а как у них обстоят дела с другими характеристиками? Одни блоки питания с трудом отрабатывают свои параметры, а другие работают надежно и с большим запасом. Многим дешевым блокам питания свойственны нестабильные выходные напряжения, в них также присутствуют шумы и помехи, а это, как известно приводит к многочисленным неприятным проблемам. Как правило, такие источники питания сильно нагреваются сами и греют все остальные компоненты системного блока компьютера. Замена установленного в компьютере блока питания на более мощный обычно не является проблемой, т. к. конструкции блоков питания стандартизованы, и найти замену для большинства систем достаточно просто.
Ремонт высококачественных и дорогих блоков питания экономически выгоден и практически возможен при наличии подготовленного ремонтного персонала (например на курсах).
Изменение потребляемой мощности, состава оборудования, элементной базы, номиналов напряжений питания и конструкции ПК соответственно потребовало изменения стандартов форм-факторов блоков питания.
Стандарт EPS12V - это стандарт для серверов начального уровня, однако упомянуть о нем все же необходимо: дело в том, что в продаже достаточно часто встречаются соответствующие ему блоки питания мощностью 400-500 Вт, которые представляют определенный интерес и для владельцев мощных систем стандарта АТХ. Физически блоки стандарта EPS12V по габаритам и расположению крепежных отверстий совместимы с блоками АТХ, так что ничто не препятствует их установке в обычный АТХ-корпус.
Статья добавлена: 01.02.2018
Категория: Статьи по блокам питания
Многофазные импульсные регуляторы напряжения питания.
Во всех современных материнских платах используются импульсные преобразователи постоянного напряжения. Понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения для питания процессора часто называют модулем VRM (Voltage Regulation Module - модуль регулирования напряжения) или VRD (Voltage Regulator Down - модуль понижения напряжения).
Разница терминов VRM и VRD заключается в том, что модуль VRD расположен непосредственно на материнской плате, а VRM представляет собой внешний модуль, устанавливаемый в специальный слот на материнской плате. В настоящее время внешние VRM-модули практически не встречаются и все производители применяют VRD-модули, но само название VRM так прижилось, что стало общеупотребительным и теперь его используют даже для обозначения VRD-модулей (импульсные регуляторы напряжения питания, применяемые для чипсета, памяти и других микросхем материнских плат, обычно не имеют своего специфического названия, однако по принципу действия они ничем не отличаются от VRD. Разница заключается лишь в количестве фаз питания и выходном напряжении).
Преобразователь напряжения характеризуется входным и выходным напряжением питания. Выходное напряжение питания определяется конкретной микросхемой, для которой используется регулятор напряжения, но входное напряжение может быть или 5, или 12 В (сейчас производители материнских плат стали все чаще использовать входное напряжение 12 В).
Принцип действия однофазного импульсного регулятора напряжения питания
Без рассмотрения принципов действия простейшего однофазного импульсного регулятора напряжения нельзя переходить к рассмотрению многофазных импульсных регуляторов напряжения питания. Рассмотрим основные компоненты импульсного регулятора напряжения питания. Импульсный понижающий преобразователь напряжения питания содержит: ШИМ-контроллер (PWM-контроллер); электронный ключ, который управляется ШИМ-контроллером и периодически подключает и отключает нагрузку к линии входного напряжения; индуктивно-емкостной LC-фильтр для сглаживания пульсаций выходного напряжения (ШИМ - широтно-импульсная модуляция, PWM - это Pulse Wide Modulation).
PWM-контроллер создает последовательность управляющих импульсов напряжения, представляющих собой последовательность прямоугольных импульсов напряжения (см. рис. 1), которые характеризуются амплитудой, частотой и скважностью (скважностью называют отношение промежутка времени, в течение которого сигнал имеет высокий уровень, к периоду сигнала).
Версия сайта для слабовидящих
