Co je to spínaný zdroj?

Spínané nebo lineární napájení: rozdíly, charakteristiky. co je lepší?

Není asi žádným tajemstvím, že většina specialistů, radioamatérů a jednoduše technicky zdatných kupců napájecích zdrojů se spínaných zdrojů obává a dává přednost lineárním.

Důvod je jednoduchý a jasný. Pověst spínaných zdrojů byla vážně narušena již v 80. letech, v době hromadných poruch domácích barevných televizorů a nekvalitních importovaných video zařízení vybavených prvními spínanými moduly.

co máme dnes? Téměř všechny moderní televizory, video zařízení, domácí spotřebiče a počítače používají spínané zdroje napájení. Oblastí použití lineárních (analogových, parametrických) napájecích zdrojů je stále méně a méně. Lineární napájecí zdroj dnes ve vybavení domácnosti téměř nenajdete. Ale stereotyp zůstává. A to není konzervatismus, i přes rychlý pokrok elektroniky se překonávání stereotypů děje velmi pomalu.

Nevýhody napájecích zdrojů

Zkusme se objektivně podívat na dnešní situaci a zkusme změnit názor odborníků. Podívejme se na „stereotypní“ a inherentní spínané zdroje Nevýhody: složitost, nespolehlivost, rušení.

Nevýhody napájecích zdrojů – složitost

Ano, jsou složité, přesněji, složitější než analogové, ale mnohem jednodušší než počítač nebo televize. Nemusíte rozumět jejich obvodům, stejně jako nepotřebujete rozumět obvodům barevného televizoru. Nechte to na profesionálech. Pro profesionály tam není nic složitého.

Nevýhody napájecích zdrojů – Nespolehlivost

Prvková základna spínaných zdrojů nestojí. Moderní vybavení používané v napájecích zdrojích nám dnes umožňuje s jistotou říci: nespolehlivost je mýtus. Spolehlivost napájecích zdrojů, stejně jako jakéhokoli jiného zařízení, závisí v zásadě na kvalitě použité základny prvků. Čím dražší zdroj, tím dražší elementová základna v něm. Vysoká integrace umožňuje implementaci velkého množství vestavěných ochran, které někdy nejsou v lineárních zdrojích dostupné.

Nevýhody napájecích zdrojů – Rušení

Obvod spínaných zdrojů zahrnuje vytváření silných impulsů a tlumených oscilací ve vinutí transformátoru. Tyto spínací procesy předurčují široké spektrum rušivého záření.
Pouzdro a propojovací vodiče zdroje se proto mohou stát anténou pro vyzařování rádiového rušení. Pokud je ale pečlivě propracován návrh zdroje, můžete na rušení zapomenout.

Pulzní zdroje navíc dokážou díky moderním technologiím výrazně vyhladit vlnění síťového napětí.

Jaké jsou výhody napájecích zdrojů?

Výhody napájecích zdrojů – Vysoká účinnost (až 90-98%)

Vysoká účinnost je spojena se zvláštností návrhu obvodu. Hlavní ztráty v analogovém zdroji jsou síťový transformátor a analogový stabilizátor (regulátor). Pulzní zdroj nemá ani jedno z toho. Místo síťového transformátoru je použit vysokofrekvenční transformátor a místo stabilizátoru klíčový prvek. Vzhledem k tomu, že klíčové prvky jsou většinu času buď zapnuté, nebo vypnuté, energetické ztráty jsou minimální.

Účinnost analogového zdroje může být asi 50 %, to znamená, že polovina jeho energie (a vašich peněz) jde na ohřev okolního vzduchu, jinými slovy jde do odpadu.

Výhody napájecích zdrojů – Lehká váha

Menší hmotnost díky tomu, že s rostoucí frekvencí je možné použít menší transformátory se stejným přenášeným výkonem. Hmotnost spínaného zdroje je několikanásobně menší než u analogového.

Výhody napájecích zdrojů – Nižší náklady

Poptávka vytváří nabídku. Díky hromadné výrobě unifikované článkové základny a vývoji klíčových výkonových tranzistorů máme dnes nízké ceny výkonové základny spínaných zdrojů. Čím vyšší je výstupní výkon spínaného zdroje, tím je zdroj levnější v porovnání s cenou podobného lineárního zdroje.

Navíc hlavní komponenty analogového zdroje (měď, trafostanice, hliníkové radiátory) neustále zdražují.

Výhody napájecích zdrojů – Spolehlivost

Slyšeli jste dobře, spolehlivost. V současné době jsou spínané zdroje spolehlivější než lineární díky přítomnosti vestavěných ochranných obvodů v moderních zdrojích před různými nepředvídatelnými situacemi, například před zkraty, přetíženími, napěťovými rázy a přepólováním výstupních obvodů. Vysoká účinnost způsobuje menší tepelné ztráty, což následně způsobuje menší přehřívání základny zdrojového prvku, což je také ukazatelem spolehlivosti.

Výhody napájecích zdrojů – Požadavky na síťové napětí

Pravděpodobně víte z první ruky, co se děje v domácích energetických sítích. 220 voltů v zásuvce je vzácnější než norma. A spínané zdroje umožňují široký rozsah napájecích napětí, pro lineární nedosažitelný.

Typický spodní práh síťového napětí pro pulzní zdroj je 90–110 voltů, kterýkoli analogový zdroj se při tomto napětí v nejlepším případě „zvlní“ nebo se jednoduše vypne.

Sečteno a podtrženo – jaký zdroj energie zvolit?

Takže pulzní nebo lineární? Volba je v každém případě na vás, jen jsme vám chtěli pomoci objektivně se podívat na spínané zdroje a vybrat si tu správnou. Jen nezapomeňte, že kvalitní zdroj je zdroj vyrobený profesionálně s použitím vysoce kvalitních komponentů. A kvalita je vždy cena. Sýr zdarma je pouze v pasti na myši. Poslední věta však platí stejně pro jakýkoli zdroj, jak pulzní, tak analogový.

V poslední době jsem dostal řadu dotazů na téma stabilizace napětí nebo na to, jak by měly být LED napájeny.
Rád bych představil svůj teoretický pohled na interakci součástek v napájecím obvodu.
V napájecím zdroji je mikroobvod. Je to v podstatě mozek zařízení, který ovládá vypínač, buď zabudovaný uvnitř, nebo externí. Síťový vypínač, který se velmi rychle otevírá a zavírá, napumpuje napětí do induktoru. Na výstupu se objeví napětí, toto napětí musí být sledováno a pokud výstupní napětí dosáhne požadované hodnoty, musíme o tom informovat řídicí mikroobvod v induktor se sníží a výstupní napětí začne klesat, ale obvod, který monitoruje výstupní napětí, bude opět informovat mikroobvod, že napětí klesá pod to, co potřebujeme, a mikroobvod opět prodlouží dobu otevření vypínače.

Obvod, který sleduje, co se děje na výstupu napájecího zdroje, se bude nazývat OS (zpětná vazba).
Zpětná vazba je ta část napájecího zdroje, pomocí které můžeme získat potřebné volty na výstupu napájecího zdroje.
Existuje několik možností pro jeho obvodový návrh V nízkonapěťových zdrojích, které kupujeme v Číně a montujeme do automobilů, je zpětnou vazbou obvykle dělič napětí (dva odpory v jehož středu by měly produkovat určité napětí o požadovaných voltech. na výstupu napájecího zdroje.)
Například mikroobvod očekává, že na jeho zpětnovazební noze by mělo být 1.25 voltů. Na výstupu zdroje by mělo být 5 voltu, mikroobvod bude přesně udržovat tlumivku , snížení nebo zvýšení pracovního cyklu na vypínači tak, aby na jeho zpětnovazební větvi bylo vždy 1.25.
Napájecí zdroje ze sítě dělají totéž, jediný rozdíl je v tom, že existuje jiný mikroobvod, ale podstata a význam zůstává v principu stejný (Rozdíl je v tom, že musíme fyzicky oddělit vysokonapěťovou část jednotky z nízkonapěťového To znamená, že je potřeba zpětná vazba, nějak se ujistěte, že se dívá na to, co máme na nízkonapěťovém výstupu a hlásí informace do mikroobvodu umístěného ve vysokonapěťové části.
K tomu můžete použít optočlen. Obvod zpětné vazby se často dívá na napětí a prostřednictvím blinkrů na LED uvnitř optočlenu komunikuje přes fototranzistor ve stejném optočlenu potřebná data. vysokonapěťové části napájecího zdroje a to do zpětnovazební větve mikroobvodu.
Obvod, který ovládá světlo optočlenu, je vyroben poněkud jinak než dělič, často na TL431.
Tady je odkaz, který jsem z rozmaru našel na internetu, tak ho dávám vprl.ru/publ/tekhnologii/…_zver_quot_takoj/9-1-0-17
Pokud jsi na to přišel, tak si myslím, že jsi si uvědomil, že tam je taky dělič Vše začíná, jen dělička nejdřív hlásí data do TL a ten pak přes optočlen dává hlášení řídícímu mikroobvodu.
To znamená, že hrou s děličem na výstupu zdroje můžeme opět snížit nebo zvýšit napětí.
Nyní o síle proudu, co jsem popsal dříve, pokud jde o řízení síly, získáme signál na jeho noze, ale v reálném životě moc se nestaráme o to, co je na výstupu, to znamená, že budeme monitorovat sílu proudu a jakmile bude síla vyšší, než potřebujeme, okamžitě pošleme signál do mikroobvodu, jako bychom měli přepětí mikroobvod Rozhodne to, že napětí je vyšší než normální a začne to resetovat, ale máme to ha-ha.
Jak sledovat proud podle poklesu napětí na bočníku Například vezmeme odpor 0.1 Ohm a víme, kolik bylo před ním a kolik za ním, můžeme snadno vypočítat čísla, která potřebujeme -amp (operační zesilovač)
Snadno vystopuje, co spadlo na rezistor a oklame napájení.
Zde je příklad:
ea.d-cd.net/1c6246as-960.jpg obvod stabilizátoru napětí
ha.d-cd.net/f56246as-960.jpg obvod stabilizátoru proudu.
Toto dílo od Andrey Golubeva je také k pronájmu.
Ale není to pro nás důležité řemeslo, ale samotný význam Pociťte rozdíl mezi těmito dvěma schématy.

Můžete také připnout síťový zdroj Jak jsme již viděli, princip je stejný.
Nezapomeň, že nikdo nezrušil napájení A to se rovná součinu napětí a proudu To znamená, že náš zdroj dokáže vyrobit více napětí, ale nižší proud naše hlavy například síťový pulzní zdroj 12 voltů 2 ampéry může produkovat 24 voltů, ale již 1 ampér, protože je to 24 wattů Hlavní věc je, že se výstupní část nerozpadne z přepětí, kondenzátory nebouchnou)) Samozřejmě to nemá cenu tolik zvyšovat, ale o 50-70 procent je to možné.
No prostě tím, že spadneš na šunt, to můžeš připnout a zprovoznit to jako řidič Ha ha.

Proč tedy existují mikroobvody, které se používají speciálně pro ovladače a jiné pro stabilizátory napětí, je to tak, že v čipu ovladače je samotný bočník a operační zesilovač již zabudovány do jeho útrob, to je vše.
Také bych rád hovořil o stabilizátoru napětí, což je obzvláště velké a bolestivé téma, když je v autě 10-14 až 16 voltů a na výstupu potřebujeme 12 voltů, abychom navinuli 100500 XNUMX km LED pásku auto a buď šťastný)))
Potíž je v tom, že je nutné zvyšovat i snižovat v jednom zařízení a obvykle napájecí zdroje tohoto typu buď zvyšují nebo snižují, ale ne všechny dohromady.
Existuje způsob, jak se dostat ven. Použijme topologii SEPIC (single-ended primary induktor convertor).
Co jsem našel jako první, to dávám.
meta-kot.livejournal.com/14245.html?thread=15525
Mimochodem, existuje obvod stabilizátoru pro proud i napětí.

A tady je ještě něco, co jsem našel.
Zajímavý způsob, jak oklamat osud, kdysi jsem viděl TPS63061 a na něm založené s7v7f5 a říkal jsem si, proč je tam tolik kondenzátorů a proč je induktor izolován od zátěže, což mi umožnilo najít tuto kresbu.
radiokot.ru/forum/downloa…81ab400c2698604a238ba4be3
(žádný datový list ke studiu)) není naše metoda)
Samozřejmě, to je samotný princip Na zpětné vazbě není žádný dělič A na stejném TL431 bych zavedl i ochranu proti nízkému napětí Pokud si pozorně přečtete výše uvedené rozdělovače, můžete hádat, kde je dělič poklesy vstupního napětí.))

No, je to tak, pro obecné pochopení, pokud se chcete ponořit hlouběji, přečtěte si open.e-voron.dp.ua/stabil…ov-na-mikrosheme-ms34063/ (tam jsou příklady pro MS34063 že to neodstřelí střechu)) Ale najdete něco užitečného pro sebe Navíc podstata a význam zůstávají relevantní pro všechny mikroobvody tohoto druhu.
Ehm, nějak to dopadlo bez fotek.
Dobře, najdu to k smíchu.

Takto může začít vypadat váš zdroj, pokud se k němu bez znalosti teorie pokusíte dostat praxí.
A pokud se jedná o síťový zdroj, pak provádějte veškeré manipulace s napájecím zdrojem odpojeným od sítě nebo dokonce i samotný master, ve vaší osobě, může mít tento vzhled vstupní část takové jednotky 300 voltů Nedotýkejte se prsty součástek napájecího zdroje ve vysokonapěťové části nebudu trvat na kontrole, že není nabitý napájecí kondenzátor a snažíte se to opravit, pak už to děláte už všechno víš a rozumíš (varoval jsem tě, takže vše je na vlastní nebezpečí a riziko)

Hodně štěstí všem ve vašem snažení.