Чем отличается импульсный блок питания от обычного
Обновлено: 06.07.2024
Существует две основные конструкции блоков питания постоянного тока: линейные блоки питания постоянного тока и импульсные блоки питания постоянного тока. Традиционные линейные источники питания, как правило, тяжелые, прочные и имеют низкий уровень шума на низких и высоких частотах. По этой причине они в основном подходят для приложений с низким энергопотреблением, где вес не представляет проблемы. Импульсные источники питания намного легче, эффективнее, долговечнее и имеют ограниченный высокочастотный шум благодаря своей конструкции. По этой причине импульсные источники питания не подходят для высокочастотных аудио приложений, но отлично подходят для приложений с высокой мощностью. Кроме того, эти два типа в значительной степени взаимозаменяемы для различных приложений, и их изготовление стоит примерно одинаково. Импульсные источники питания в настоящее время используются более широко, чем линейные источники питания, мы видели, как некоторые интернет-продавцы говорили, что импульсные источники питания не подходят для гальваники (гальванизации) или ионизации, это вводит в заблуждение и не соответствует действительности.
Если вам интересно узнать больше о линейных источниках питания постоянного тока и импульсных источниках питания постоянного тока, прочитайте более подробное введение ниже.
Линейный источник питания постоянного тока
Линейные источники питания постоянного тока были основой преобразования энергии до конца 1970-х годов. С развитием технологии импульсных источников питания линейные источники питания сегодня менее популярны, но по-прежнему незаменимы в приложениях, требующих очень низких пульсаций и шума. В линейном источнике питания используется большой трансформатор для снижения напряжения от сети переменного тока до гораздо более низкого напряжения переменного тока, а затем используется ряд схем выпрямителя и процесс фильтрации для получения очень чистого постоянного напряжения. Это низкое напряжение постоянного тока затем регулируется до желаемого уровня напряжения путем снижения разности напряжений на транзисторе или ИС (шунтовой регулятор). Типичные области применения линейных источников питания постоянного тока включают, помимо прочего:
студийный микшер/усилитель звука
малошумящие усилители
сбор данных, включая датчики, мультиплексоры, аналого-цифровые преобразователи и схемы выборки и хранения.
автоматическое испытательное оборудование
лабораторное испытательное оборудование
везде, где требуется отличное регулирование и/или низкая пульсация
В течение трех десятилетий компания Mastech производит регулируемые линейные источники питания с исключительно низкими пульсациями и шумом по цене, которая намного ниже, чем у известных брендов. Наш успех привлек множество подражателей с похожими продуктами. За последние три года мы внедрили новые конструкции, которые выводят надежность и отказоустойчивость линейных источников питания постоянного тока на новый уровень. После трех лет испытаний мы рады подтвердить, что новая линейка линейных источников питания постоянного тока Volteq оправдала все наши ожидания в отношении регулирования напряжения и тока, шума и надежности и является предпочтительным линейным источником питания постоянного тока для большинство наших клиентов.
Если у вас есть звуковое приложение, вам следует использовать оригинальный дизайн линейных блоков питания постоянного тока Mastech для работы без вентилятора.
Для всех других применений мы рекомендуем линейные блоки питания постоянного тока Volteq из-за повышенной надежности благодаря защите от перенапряжения и обратного напряжения.
Есть технический вопрос? посетите наш форум поддержки.
Нужна помощь в поиске подходящего продукта? Ознакомьтесь с нашим Руководством по выбору.
Переключение источника питания постоянного тока
Импульсные блоки питания постоянного тока были впервые представлены в конце 1970-х годов. Сегодня они являются самой популярной формой блоков питания постоянного тока на рынке благодаря исключительной энергоэффективности и отличной общей производительности. Импульсный источник питания постоянного тока (также известный как импульсный источник питания) регулирует выходное напряжение с помощью процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Процесс ШИМ генерирует некоторый высокочастотный шум, но позволяет создавать импульсные источники питания с очень высокой энергоэффективностью и малым форм-фактором. Импульсный источник питания с хорошей конструкцией может иметь отличную стабилизацию нагрузки и сети. Типичные области применения переключения источников питания постоянного тока включают:
- общецелевое использование, включая НИОКР, производство и испытания
- применения с высокой мощностью/сильным током
- системы связи, мобильные станции, сетевое оборудование и т. д.
- гальваническое покрытие, анодирование, гальванопластика, электрофорез и т. д.
- Зарядка и выравнивание литий-ионных аккумуляторов, авиационных, морских и автомобильных аккумуляторов
- электролиз, переработка отходов, генератор водорода, топливные элементы и т. д.
- Двигатели постоянного тока, игровые автоматы, авиационное и морское оборудование и т. д.
В течение трех десятилетий компания Mastech производит регулируемые импульсные источники питания с наименьшим уровнем шума и пульсаций в отрасли.Наши импульсные источники питания широко используются в научно-исследовательской и лабораторной среде из-за их исключительных шумовых характеристик. Выбор конструкции для минимизации шума имеет некоторые недостатки: более медленный отклик и большая чувствительность к обратной ЭДС от нагрузки. В результате импульсные источники питания Mastech не подходят для зарядки аккумуляторов, анодирования, применения светодиодов, гальваники (использование в качестве выпрямителей для покрытия) и анодирования, электролиза, гальванопластики, производства водорода и любых электрохимических применений.< /p>
Признавая недостатки, в 2012 году мы запустили новую линейку импульсных источников питания под торговой маркой Volteq, чтобы удовлетворить растущие потребности клиентов в зарядке аккумуляторов, применении светодиодов, двигателях постоянного тока, гальванике и анодировании, электролизе. и производство водорода, игровые автоматы, автомобильные, авиационные и морские приложения. Импульсные источники питания Volteq со встроенной защитой от перенапряжения и обратного напряжения прочны, как камень, и при этом обеспечивают превосходные характеристики шума и пульсаций благодаря использованию самых современных технологий.
Есть технический вопрос? посетите наш форум поддержки .
Нужна помощь в поиске подходящего продукта? Ознакомьтесь с нашим Руководством по выбору.
Есть старая поговорка: "Используйте правильный инструмент для работы!" Но иногда есть несколько «правильных инструментов» для работы, так как же узнать, какой из них использовать? Чтобы выбрать правильный блок питания, необходимо понять некоторые важные основы.
Линейка продуктов питания от Jameco Electronics включает широкий выбор блоков питания. Они обеспечивают все ваши потребности в источниках питания от настенных адаптеров и настольных блоков питания до открытых/закрытых источников питания переменного тока в постоянный и преобразователей постоянного тока/инверторов постоянного тока в переменный. Какой бы инструмент вы ни выбрали в качестве источника энергии, вы можете быть уверены, что получите продукцию отличного качества, подходящую для работы.
Условия подачи питания
Во-первых, давайте проясним некоторые термины, которые часто сбивают людей с толку, но важны при выборе правильного блока питания сетевого адаптера. «Переключающие» блоки питания переменного тока в постоянный по сравнению с «линейными» источниками питания часто вводят в заблуждение тех, кто с ними не знаком.
Линейные источники питания принимают входное переменное напряжение (обычно 120 или 240 В переменного тока), понижают напряжение с помощью трансформатора, затем выпрямляют и фильтруют входное напряжение, превращая его в выходное напряжение постоянного тока.
Импульсный источник питания принимает на вход переменный ток, но сначала выпрямляет и фильтрует постоянный ток, затем снова преобразует его в переменный ток с некоторой высокой частотой переключения, понижает напряжение с помощью трансформатора, а затем выпрямляет и фильтрует на выходе постоянный ток.< /p>
Разница между линейным и коммутационным процессами заключается в том, что они позволяют использовать разные компоненты. Линейный источник питания обычно менее эффективен, в нем используется более крупный и тяжелый трансформатор, а также более крупные компоненты фильтра. Импульсный источник питания обеспечивает более высокий КПД благодаря высокой частоте переключения, что позволяет использовать меньший по размеру и менее дорогой высокочастотный трансформатор, а также более легкие и менее дорогие компоненты фильтра. Импульсные блоки питания содержат больше габаритных компонентов, поэтому обычно дороже.
Примечание.
Существует разница между "переключением" на стороне ввода и "переключением" на стороне вывода. То, что мы только что обсудили, относится к переключению на стороне выхода. Говоря о входной стороне, есть 2 типа «переключаемых» блоков питания:
1) Переключение — автоматическое переключение между входами переменного тока и частотами или
2) Выбор переключателем — на источнике питания имеется ручной переключатель, который изменяет диапазон и частоту входного переменного тока.
Подводя итог, несмотря на то, что линейный процесс кажется более эффективным из-за более короткого процесса, импульсный источник питания на самом деле более эффективен.
Astec ACV15N4.5 — линейный блок питания 15 В, 4,5 А
Размеры: 7,0" Д x 4,8" Ш x 2,7" В
Mean Well PS-65-15 — импульсный блок питания 15 В, 4,2 А
Размер: 5,0" Д x 3,0" Ш x 1,7" В
Многие вопросы также возникают, когда речь идет о «регулируемых» и «нерегулируемых» источниках питания. Эти термины относятся к цепи управления источника питания.
В нерегулируемом источнике питания переключающий транзистор работает с постоянным рабочим циклом, поэтому выходной сигнал не контролируется. Выходы не остаются на определенном значении; вместо этого они немного колеблются при приложении различных нагрузок. Только очень низкое напряжение может привести к отключению питания.
В регулируемом источнике питания выходная мощность поддерживается очень близкой к номинальной за счет изменения рабочего цикла для компенсации изменений нагрузки. Это обеспечивает лучшую защиту ваших устройств и более точные результаты.
Основные различия между регулируемыми и нерегулируемыми блоками питания заключаются в защите и цене. Регулируемые блоки питания обеспечивают лучшую эффективность и защиту, но нерегулируемые блоки питания значительно дешевле по стоимости.
Jameco ReliaPro 12 В, 1 А, регулируемый линейный настенный адаптер
Цена 1 ед.: 14,95 долл. США
Нерегулируемый линейный настенный адаптер Jameco ReliaPro 12 В, 1 А
Цена 1 шт.: 9,95 долл. США
Теперь, когда вы знаете, что искать, убедитесь, что у вас есть все необходимые детали. Если по какой-то причине вы не можете найти то, что вам нужно, просто напишите нам, и мы сделаем все возможное, чтобы найти это для вас.
● Получите более полное представление о преимуществах и недостатках линейных источников питания.
● Узнайте больше о различиях между линейными блоками питания и импульсными блоками питания.
Источник питания постоянного тока также является линейным источником питания.
Мы определяем «линейный» как продолжение или расположение вдоль прямой или почти прямой линии. Мы также определяем его как переход от этапа к этапу в одной серии. Однако линейность также представляет собой математическое соотношение, которое мы графически представляем в виде прямой линии.
Кроме того, мы тесно связываем это свойство с пропорциональностью. Вы можете наблюдать примеры такого типа отношений в области физики. Одним из таких примеров является линейная зависимость между током и напряжением в источнике питания или электрическом проводнике.
Линейный блок питания
Линейный источник питания используется в различных приложениях. Его широкое использование напрямую связано с общей выгодной производительностью, которую он обеспечивает. Неудивительно, что в области электроники большинство дизайнеров и инженеров предпочитают использовать компоненты, зарекомендовавшие себя как успешные и долговечные. Это также относится к линейному источнику питания, поскольку это признанная и проверенная технология.
Хотя линейный источник питания, как правило, не так эффективен, как импульсный источник питания (SMPS), он обеспечивает более высокую производительность. Если вы внимательно изучите рынок электроники, вы увидите широкое использование линейных источников питания в приложениях, требующих строгого подавления шума.
Одной из таких областей, где мы видим линейные источники питания, является область аудио и видео, включая усилители. Поскольку линейный источник питания не создает шума и импульсов переключения, характерных для импульсных источников питания, он идеально подходит для таких чувствительных приложений.
Преимущества и недостатки линейного источника питания
Линейный блок питания имеет множество преимуществ, включая общую относительно низкую стоимость и более простую конструкцию. Однако, как и почти все существующие вещи, с преимуществами приходят недостатки. В случае линейного блока питания эти недостатки заключаются в более низком КПД и избыточном нагреве, что приравнивается к потерям.
Линейные источники питания надежны, просты, производят минимальный шум и экономичны в производстве. Линейные источники питания также называют линейными регуляторами (LR). Потребность в меньшем количестве компонентов для создания линейного источника питания позволяет упростить конструкцию и снизить производственные затраты. Это также означает, что дизайнеры и инженеры предпочитают их по одним и тем же причинам.
В соответствии с правилами механики и электроники устройство (линейный источник питания), в котором используется меньше компонентов, по своей природе будет вызывать меньше проблем. Эта повышенная надежность является еще одним преимуществом использования линейного источника питания.
Преимущества и недостатки линейного источника питания (продолжение)
Линейный блок питания идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением, что делает его столь же непригодным для приложений с высоким энергопотреблением. Таким образом, недостатками линейных источников питания являются более высокие потери тепла, больший размер и меньшая эффективность по сравнению с SMPS.
Основной проблемой, связанной с неадекватностью линейного источника питания для приложений с высокой мощностью, является его размер и вес. Это связано с потребностью в больших трансформаторах и других крупных компонентах конструкции. Помимо недостатков размеров, существуют проблемы с большими потерями тепла при регулировании мощных нагрузок.Благодаря своей конструкции через силовой транзистор проходят большие выходные токи, и тепловая нагрузка требует радиаторов для рассеивания этой энергии.
Наконец, вопрос эффективности является одной из существенных проблем линейного источника питания при оценке проекта. Низкий КПД означает, что существует существенная разница между входным и выходным напряжением, что является решающим фактором при рассмотрении вопроса об использовании линейных источников питания в вашей конструкции. Существуют и другие факторы, такие как напряжение нагрузки и падение напряжения, при оценке линейного источника питания для вашей конструкции. Как правило, при оценке источников питания для конкретного приложения необходимо учитывать все факторы, а не только стоимость, эффективность и размер.
Линейный источник питания и импульсный источник питания
ИИП отличается от линейного источника питания тем, как он преобразует первичное переменное напряжение в выходное постоянное напряжение. SMPS использует силовой транзистор для создания высокочастотного напряжения, которое проходит через небольшой трансформатор, а затем фильтрует его для удаления шума переменного тока. Однако линейный источник питания выдает постоянный ток, распределяя основное напряжение переменного тока через трансформатор, а затем фильтруя его для устранения помех переменного тока.
ИИП обеспечивают более высокую эффективность, меньший вес, меньшие размеры, повышенную надежность и более широкий диапазон входного напряжения. Однако линейный источник питания, как правило, более экономичен, имеет меньшие возможности, больше по размеру, больше весит и менее эффективен.
В процентном отношении линейный источник питания обычно работает с КПД около 60 %, тогда как КПД SMPS составляет около 80 % или выше.
Линейный источник питания имеет более длительный исторический опыт по сравнению с SMPS. Однако линейный блок питания не лишен недостатков. В целом, требования к приложению обычно определяют, какой блок питания лучше всего соответствует вашим индивидуальным потребностям.
После того, как вы выберете тип источника питания, который лучше всего подходит для вашей конкретной схемы, вы можете смоделировать все аспекты поведения схемы с помощью интерфейсных функций проектирования от Cadence и мощного симулятора PSpice. После того, как вы спроектировали свои схемы, вы можете использовать приложение для моделирования PSpice и инструменты симулятора, чтобы изучить эффективность и другие параметры вашего линейного источника питания или SMPS.
Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, поговорите с нами и нашей командой экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube, чтобы посмотреть видеоролики о моделировании и системном анализе, а также узнать, что нового в нашем наборе инструментов для проектирования и анализа.
Об авторе
Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.
Следуйте на Linkedin Посетите веб-сайт Больше контента от Cadence PCB SolutionsПредыдущая статья
В этой статье рассказывается о важности сетевого управления для маршрутизации питания на печатной плате и .
Следующая статья
Когда речь идет о микропроцессоре и интегральной схеме, существует много важных различий и конструкций.
В чем разница между линейными и импульсными блоками питания?
Импульсные источники питания отличаются от линейных источников питания тем, как первичное переменное напряжение преобразуется в выходное постоянное напряжение. Импульсные источники питания используют силовой транзистор для создания высокочастотного напряжения, которое проходит через небольшой трансформатор, а затем фильтруется для удаления как составляющей переменного тока, так и шума. Линейные источники питания выдают постоянный ток, пропуская первичное переменное напряжение через трансформатор и затем фильтруя его для удаления составляющей переменного тока. Импульсные источники питания отличаются более высокой эффективностью, меньшим весом, более длительным временем удержания и способностью работать с более широкими диапазонами входного напряжения. Линейные источники питания обычно менее дороги, но имеют ограниченные возможности и, как правило, имеют большие физические размеры.Несмотря на то, что импульсные источники питания создают высокочастотный шум из-за использования силового транзистора, в устройствах Micron DINergy™ используются отличные фильтрующие схемы, снижающие уровень шума до приемлемого уровня.
Часто задаваемые вопросы по блоку питания
В Micron работает команда экспертов по применению с более чем 30-летним опытом работы, помогающих клиентам с вопросами по трансформаторам и другим электроэнергетическим продуктам. Просмотрите часто задаваемые вопросы или свяжитесь с Micron для получения технической помощи.
Поскольку Micron поставляет внутренние предохранители на входе этих блоков питания, внешний предохранитель не требуется. Поскольку внутренний предохранитель припаян к печатной плате и не подлежит замене в полевых условиях, можно добавить внешний предохранитель, так как при необходимости его можно легко заменить.
Импульсные источники питания отличаются от линейных источников питания тем, как первичное переменное напряжение преобразуется в выходное постоянное напряжение. Импульсные источники питания используют силовой транзистор для создания высокочастотного напряжения, которое проходит через небольшой трансформатор, а затем фильтруется для удаления как составляющей переменного тока, так и шума. Линейные источники питания выдают постоянный ток, пропуская первичное переменное напряжение через трансформатор и затем фильтруя его для удаления составляющей переменного тока. Импульсные источники питания отличаются более высокой эффективностью, меньшим весом, более длительным временем удержания и способностью работать с более широкими диапазонами входного напряжения. Линейные источники питания обычно менее дороги, но имеют ограниченные возможности и, как правило, имеют большие физические размеры. Несмотря на то, что импульсные источники питания создают высокочастотный шум из-за использования силового транзистора, в устройствах Micron DINergy™ используются отличные фильтрующие схемы, снижающие уровень шума до приемлемого уровня.
Номинальная температура окружающей среды представляет собой соотношение между номинальной мощностью, указанной на этикетке, рабочей температурой окружающей среды и фактической мощностью после требуемого снижения, если это необходимо. Многие производители указывают номинальные характеристики своих блоков питания, исходя из температуры окружающей среды 40⁰C. Это означает, что номинальная мощность, указанная на паспортной табличке (например, 60 Вт), применяется только в том случае, если устройство эксплуатируется в среде с температурой окружающей среды 40⁰C или ниже. Если блок работает при температуре выше 40⁰C, его мощность должна быть значительно снижена, при этом полное снижение номинальных характеристик обычно происходит при 50⁰C. В этом примере конструкция мощностью 60 Вт при 40⁰C будет переоценена как 30 Вт при температуре окружающей среды 45⁰ и неработоспособна при 50⁰. Тем не менее, блоки питания Micron рассчитаны на работу при температурах до 60 ⁰C. Конструкция Micron по-прежнему может работать при температуре выше 60 ⁰C, но должна постепенно снижаться по мере того, как температура окружающей среды приближается к 70 ⁰C. Это важно в двух отношениях. Во-первых, инженер-разработчик должен согласовать рабочую температуру окружающей среды с соответствующей конструкцией источника питания, чтобы избежать перегрузки источника питания. Во-вторых, покупатель блока питания должен обращать внимание на разницу в рабочих температурах, чтобы принять разумное решение о покупке, поскольку разница в производительности между конструкциями 40⁰ и 60⁰ значительна, отсюда и более низкая стоимость единицы для меньшей конструкции.< /p>
Также важно знать разницу между «рабочим диапазоном» и «диапазоном рабочей мощности». Многие производители указывают «рабочий диапазон» своих блоков питания от -20 до 70⁰C, хотя конструкция для 40⁰C не обеспечивает мощность выше 49⁰C. Если есть какие-либо вопросы, касающиеся пригодности конкретной конструкции источника питания в отношении ожидаемых рабочих температур окружающей среды, пользователь должен запросить график зависимости температуры/мощности, на которой должны быть указаны точка и диапазон требуемого снижения мощности для устройства.
Устройства Micron можно комбинировать, если они идентичны по модели, выходные напряжения совпадают, а соединительные кабели идентичны по калибру и длине.
Устройства Micron могут быть подключены параллельно для обеспечения резервной работы, что позволяет одному устройству «резервировать» в случае неисправности вторичной цепи на другом подключенном источнике питания. Как и в случае с параллельными соединениями для обеспечения повышенной мощности, можно комбинировать только идентичные блоки, а настройки выходного напряжения, калибр и длина кабеля нагрузки должны совпадать. Кроме того, пользователь может подключить диодную матрицу к выходным клеммам двух устройств, чтобы уменьшить вероятность обратного питания в случае отказа одного устройства. Этого можно добиться с помощью диодного модуля Micron DINergy™ MD-PDMA
В отличие от многих моделей конкурентов, источники питания Micron имеют конструкцию входа «универсальный автоматический выбор», которая позволяет пользователю подключать входное напряжение в диапазоне от 100 до 240 В переменного тока без выбора положения переключателя напряжения. Устройство Micron DINergy™ определяет приложенное входное напряжение и автоматически настраивается для безопасного принятия этого номинального значения, исключая вероятность повреждения устройства из-за повышенного или пониженного входного напряжения.В большинстве конструкций конкурентов требуется ручное срабатывание переключателя для соответствия входному напряжению, что делает возможность неправильной установки переключателя реальной возможностью повреждения оборудования.
Во-первых, для маркировки CE требуется коррекция коэффициента мощности, что указывает на соответствие стандарту EN61000-3-2. Во-вторых, ярлык «коррекция коэффициента мощности» несколько вводит в заблуждение, поскольку целью стандарта является минимизация введения вредных гармонических «шума» в цепи управления и силовые цепи, подключенные к источнику питания. Для этого производители блоков питания включают в конструкцию блока фильтрующую схему. Некоторые производители используют схемы пассивной фильтрации, обеспечивающие минимальное подавление гармоник. Micron использует активную схему фильтрации, обеспечивающую превосходные результаты фильтрации.
Соответствие классу 2 требует, чтобы максимальная выходная мощность компонента составляла менее 100 Вт.
Devicenet включает в себя интеграцию питания и данных в общий сетевой проводник. Devicenet требует, чтобы источник питания соответствовал классу 2.
Читайте также: