Вторичный источник электропитания

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменное напряжение сети 220 В частотой 50 Гц (для России, в других странах используют иные уровни и частоты) в заданное постоянное напряжение.

Трансформаторные БП

Схема простейшего трансформаторного БП

Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное. В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания. Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, регуляторы напряжения и тока.

Достоинства трансформаторных БП

• Простота конструкции
• Надёжность
• Доступность элементной базы
• Высокий КПД (80-90%)

Недостатки трансформаторных БП

• Большой вес
• Металлоёмкость

Импульсные БП

Структурная схема простейшего импульсного БП

В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение используется для питания генератора, с помощью которого оно преобразуется в прямоугольные импульсы с частотой от 10 килогерц до 1 мегагерца, подаваемые на трансформатор. В таких БП может применяются малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты питающего напряжения уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется сталь.

Одна из выходных обмоток трансформатора используется для управления генератором. В зависимости от напряжения на ней (например, при изменении тока нагрузки) изменяется частота или скважность импульсов на выходе генератора. Таким образом, с помощью этой обратной связи блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Достоинства импульсных БП

• Высокий КПД (до 80—90 %);
• Небольшой вес;
• Невысокая общая стоимость (достигнуто только в последние десятилетия благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности);
• Повышенная пиковая мощность при сравнимых габаритах;
• Короткое замыкание на выходе не выводит БП из строя.

Недостатки импульсных БП

• Сложность конструкции;
• Высокие требования к качеству компонентов;
• Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети;
• Невозможность работы без нагрузки (может наступить пробой ключевого транзистора). В современных схемах импульсных БП всегда имеется защита от выхода из строя БП по причине отсутствия нагрузки. В качестве простейшей защиты, на выходе может быть устнавлен простой шунтирующий резистор;
• Импульсные блоки питания могут создавать высокочастотные помехи в сети.

Смотри также

• Стабилизатор напряжения
• Фильтр помех
• Аккумулятор
• Компьютерный блок питания

Ссылки

• Схема импульсного блока питания 60-120Вт, применимая для питания ноутбука.

Литература

• Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 1181-1256. — ISBN 0-7897-3404-4.