Что делать, если мощность блока питания превышает необходимую

Обновлено: 05.07.2024

хулиган

Выдающийся

Мне почти нужен блок питания Corsair hx520 Вт, но я планирую купить блок питания Corsiar Vx600 Вт, потому что мне придется заменить блок питания, если я перейду на более мощную видеокарту.
несколько вопросов

1.Безопасно ли иметь блок питания больше необходимого?

2.Является ли серия hx хорошим блоком питания, чем серия vx.

это все мои вопросы.

заранее спасибо

саайелло

Великолепно

<р>1. У вас может быть блок питания любой мощности. Если вы хотите установить блок питания на 1500 Вт, потому что думаете, что однажды вам может понадобиться вся эта мощность, все будет в порядке.

2. Что касается различных моделей Corsair hx, vx, это не имеет значения, потому что Corsair — это надежный блок питания, независимо от того, какую модель вы приобретете, он просто поставляется с несколькими наворотами. Я бы определенно взял модель hx, потому что она модульная и упрощает прокладку кабелей.

саайелло

Великолепно

матрица Энцо

Великолепно

<р>1. да. Компьютер будет потреблять столько энергии, сколько ему нужно в любой момент времени.
2. Ничего плохого о них не слышал.

Выдающийся

ссддкс

Титан

Выбирая блок питания, учитывайте все потребляющее мощность оборудование. сюда входят вентиляторы, холодные катоды, устройства переднего отсека и т. д. Если они не учитывались в ваших расчетах, вы можете немного увеличить цифры.

Покупка блока питания большего размера не повлияет на ваш компьютер или счета за электроэнергию. Я собираюсь купить 850-1000 Вт, чтобы защитить свою новую сборку, когда я оцениваю около 520 Вт только с одним gtx470. Забота о будущем — хорошая идея1

Я не могу припомнить, чтобы слышал что-то плохое об обоих блоках питания. Ознакомьтесь с обзорами на newegg и других сайтах, чтобы получить лучшее представление об этом продукте. Модульность всегда является плюсом, так как кабели довольно сложно спрятать и организовать.

хулиган

Выдающийся

Я не могу припомнить, чтобы слышал что-то плохое ни об одном из блоков питания. Ознакомьтесь с обзорами на newegg и других сайтах, чтобы получить лучшее представление об этом продукте. Модульность всегда является плюсом, так как кабели довольно сложно спрятать и организовать.

Большое спасибо,

если я установлю более низкий блок питания (из-за проблем с бюджетом) и добавлю другие электрические устройства, как я узнаю, что блока питания недостаточно. ВЫКЛЮЧАЕТСЯ ЛИ система?

Насколько я понимаю, компьютеры не всегда потребляют одинаковое количество энергии от источника питания. Бывают случаи, когда жесткие диски находятся в режиме ожидания и не используют столько энергии, сколько во время вращения, а видеокарты экономят энергию, когда не используются полностью.

Что происходит, когда, например, у вас есть 100 жестких дисков, установленных в настольной башне (или серверной стойке) с блоком питания, скажем, на 1000 Вт, и все они находятся в режиме ожидания, а затем вдруг какой-то процесс получает доступ ко всем жесткие диски и раскручивает их, потребляя больше энергии, чем может дать блок питания?

Есть ли какие-то сигналы, которые посылают жесткие диски, когда считают, что им не хватает энергии? Или каждая отдельная аппаратная часть спрашивает блок питания, может ли он обеспечить X ватт мощности, и он может сказать: «Нет, у меня этого нет»? Решает ли материнская плата, может ли она согласовать этот запрос питания и безопасно избежать внезапного отключения питания и мгновенного отключения? Или стандартный протокол в данном случае офигеть не пытаясь избежать этой проблемы?

Исходя из моего опыта работы с настольным компьютером, несколькими жесткими дисками и маломощным блоком питания мощностью 350 Вт, он мгновенно отключился бы, если бы 5 жестких дисков пытались раскрутиться одновременно. К счастью, ничего плохого не произошло, но я хотел бы знать, является ли мгновенное отключение ожидаемой и запланированной реакцией аппаратных частей, или просто материнская плата (или блок питания) выходит из строя и неожиданно все отключает.

Чтобы уточнить мой вопрос: меня интересует, почему обычным результатом является отключение системы, а не безопасный отказ в подаче питания на устройство, что может привести к перегрузке системы? Управление питанием USB защищает от такого сценария, так почему же этого нет в логике управления кабелями питания SATA/Molex (а если есть, то почему она так часто выходит из строя)?

Обновление после просмотра некоторых ответов: я действительно удивлен, что в блоки питания не встроена какая-то логика управления питанием, как на материнских платах для управления распределением питания USB. Это то, что я получил из ответов до сих пор. Если вы знаете что-то, что говорит об обратном, поделитесь им в качестве ответа.

@Ramhound, к счастью, у нас есть автоматические выключатели и предохранители, поэтому при правильной конструкции источник не должен подгорать.

Вот почему в типичной сборке блок питания должен обеспечивать значительно большую мощность, чем пиковое потребление всех компонентов. Это не только защищает от таких событий, но и блок питания будет работать дольше, когда его нормальная нагрузка составляет меньший процент от его пиковой мощности.

@Ramhound Это неправда. Многие блоки питания — в общем, я не говорю о блоках питания настольных компьютеров — будут по-прежнему обеспечивать более низкое напряжение, которого может быть недостаточно для работы нагрузки, но не обязательно что-то повредит. Когда это происходит, мы говорим, что нагрузка «вытягивает» предложение. Другие источники питания имеют датчик перегрузки по току и отключаются, в идеале со звуковым сигналом или визуальной индикацией. И, конечно же, попытка использовать устройство, работающее от перезаряжаемых батарей, когда батареи разряжены, не разрушает их.

Именно так работает электричество: по мере того, как вы потребляете больше энергии, напряжение падает, и электроника вашего компьютера в основном имеет более низкий предел напряжения; если вы потребляете достаточно энергии, они просто перестанут работать. Более умные блоки питания (в наши дни в значительной степени стандартные) полностью отключаются, чтобы предотвратить повреждение (например, от опасного отказа одного компонента раньше другого). Какой смысл в блоке питания, который случайным образом отключает устройства? Компьютер будет точно так же сломан, а может быть, даже больше. И это было бы сложнее - менее надежно и эффективно, дороже, чем блок питания большего размера.

11 ответов 11

С точки зрения электроники, как только ток, потребляемый от источника, превышает мощность источника питания, выходное напряжение внезапно падает. Электроника, для работы которой требуется определенное напряжение, просто отключится. Фактически это отключение электроэнергии.

В лучшем случае источник питания обнаруживает это состояние перегрузки и отключается в течение некоторого периода времени или проверяет, остается ли нагрузка безопасным образом, отключая выходную мощность до тех пор, пока нагрузка не исчезнет.

В худшем случае блок питания постоянно включается и отключается, что может привести к выходу из строя самого себя или одного или нескольких подключенных устройств.

Устройства не могут «запрашивать» дополнительную мощность от источника питания, за исключением интеллектуальных устройств, таких как USB, где доступность питания была проблемой с самого начала. Блок питания системы не имеет абсолютно никакой интеллектуальной электроники.

«Системный блок питания не имеет никакой интеллектуальной электроники». – Не думаю, что это правда. Меня не удивило бы, если бы системный блок питания имел большую вычислительную мощность, чем вычислительная система(ы) Аполлона-11. Однако он не не может взаимодействовать с устройствами.

Причина, по которой USB даже может согласовывать питание, заключается в том, что по своей сути он является протоколом связи, а не протоколом подачи питания. Это работает, потому что дополнительная мощность может быть доступна, а может и не быть. Импульсный или линейный источник питания будет иметь некоторый безопасный предел, выше которого он не может обеспечить большую мощность, и это количество мощности соответствует некоторому конкретному току при определенном напряжении. Ваша энергокомпания больше похожа на компьютерный блок питания, чем на USB; ваши приборы не требуют дополнительной мощности, но энергетическая компания обнаруживает дополнительное энергопотребление и компенсирует это.

На самом деле даже в современном блоке питания ATX практически нет цифровых компонентов, не говоря уже о микропроцессоре. Это было бы бесполезно, поэтому его нет. Условия отказа настолько быстры, что их необходимо обрабатывать в аналоговом мире. И у Apollo определенно была большая вычислительная мощность, чем у обычного блока питания.

@whatsisname Мне очень жаль, но то, что вы говорите, либо не соответствует действительности, либо не имеет смысла. uC дешевы, а быстрые АЦП и ЦАП — нет. Высокий КПД вообще не достигается за счет цифрового управления, коррекция коэффициента мощности может осуществляться одним конденсатором. Если вы мне не верите, просто откройте блок питания ATX. И да, я просто работаю в полупроводниковой промышленности. силовые чипы. Пожалуйста, не распространяйте недостоверную информацию.

Микроконтроллеры @whatsisname могут быть дешевыми, но на высококонкурентном рынке каждая копейка на счету, и если вам необходимо их использовать, вы их не используете. Более новые блоки SMPS могут иметь причудливую защиту от перегрузки по току на основе полевых транзисторов, но нет необходимости в микроконтроллере, когда можно использовать гораздо более простой (дешевый) и более специализированный кусок кремния. Использование выделенного кремния также дешевле, чем использование контроллера, для которого нужно, чтобы кто-то написал для него программное обеспечение, а блоку SMPS просто не нужен интеллектуальный контроллер.

Блок питания обнаруживает состояние перегрузки и отключается. Нет возможности обсуждать требования к мощности.

Происходит ли это с каждым блоком питания или существуют разные сценарии для старых/новых блоков питания для настольных компьютеров/серверов?

Я не могу говорить о каждом блоке питания, но это то, что происходит на типичных настольных компьютерах и серверах на основе стандартной конструкции ПК.

Действительно, это часть спецификации блока питания ATX. Я полагаю, что это также было в спецификации блока питания AT. Чтобы снова использовать блок питания, вам нужно будет полностью отключить питание переменного тока (отключить его или, если на задней панели есть аппаратный выключатель питания, переключить его в положение «выключено») примерно на 10 секунд, чтобы разрядить конденсатор. Затем восстановите питание.

К счастью, ничего плохого не произошло, но я хотел бы знать, является ли мгновенное отключение ожидаемой и запланированной реакцией аппаратных частей или просто материнская плата (или блок питания) выходит из строя и неожиданно все отключает.

И то, и другое. Это сходит с ума блок питания, что является ожидаемой и запланированной реакцией аппаратных частей. В режиме «безопасного отключения» вам необходимо либо отключить блок питания на несколько секунд, либо сбросить выключатель, который обычно находится сзади 1 .

Очень дешевые блоки питания могут не сработать, а просто оставить оборудование неисправным из-за недостаточного тока. Это интерпретация некоторыми производителями «улучшения» конструкции ATX, уменьшающая необходимость сброса блока питания в случае «временной» перегрузки. Реальные блоки питания ATX смогут работать с максимальным пиковым значением в течение короткого времени, причем этот пик будет превышать технические характеристики непрерывной работы, без отключения и повреждения. Все выигрывают. Плохо спроектированные агрегаты некоторых производителей, которые не будут названы, просто никогда не сработают; при разумном использовании они идентичны настоящим блокам питания ATX и стоят дешевле.

При необоснованном использовании они могут воспламениться или войти в цикл "раскрутка, снижение, отключение, включение, раскрутка, отключение", который иногда< /em> даже решается самостоятельно и переходит к правильной загрузке. Здесь происходит то, что блок питания не отключается, а оборудование подвергается незапланированному износу. В таком случае я бы посоветовал полностью заменить блок питания. Для начала нет особого смысла бегать по обручам, чтобы приспособиться к плохому поведению блока питания. А пока будете менять блок питания, приобретите более мощный, который решит первоначальную проблему.

Тем не менее, жесткие диски представляют собой особый случай, поскольку известно, что они предъявляют гораздо более высокие требования к раскрутке. Таким образом, некоторые жесткие диски (и материнские платы) имеют средства для решения этой проблемы путем задержки раскрутки, использования перемычек, которые задерживают раскрутку на фиксированное время, или поддержки PUIS (также здесь) или ступенчатой раскрутки через сигнализацию объединительной платы. . Решения без перемычек требуют подходящей материнской платы, способной посылать соответствующий сигнал на жесткий диск (контакт 11 интерфейса SATA, реализованный WD и другими). Программное обеспечение либо предоставляется пользователю, либо иногда внедряется в BIOS.

Это не имеет никакого отношения к блокам питания, но может объяснить, как в определенной конфигурации блок питания мощностью 350 Вт может не сработать при питании восьми жестких дисков, суммарная мощность которых равна (я использую случайное число ) 400 Вт. Это связано с тем, что полное энергопотребление никогда не реализуется, и жесткие диски включаются по два за раз, каждый из которых потребляет огромный ток в течение нескольких долей секунды, прежде чем установить нормальный рабочий ток. Замените материнскую плату на ту, которая не поддерживает (или не настроена) ступенчатое вращение, и бум.

Чтобы уточнить мой вопрос: меня интересует, почему обычным результатом является отключение системы, а не безопасный отказ в подаче питания на устройство, что может привести к перегрузке системы? Управление питанием USB защищает от такого сценария [. ] Я очень удивлен, что в блоки питания не встроена какая-то логика управления питанием, как на материнских платах для управления распределением питания USB.

USB – это коммуникационный стандарт между устройствами, которые являются более "интеллектуальными", чем то, что требуется от вашего обычного жесткого диска (конечно, вычислительная мощность жесткого диска не вызывает насмешек - некоторые из них могут работать под управлением Linux).

Но проблем здесь много:

блок питания не может быть уверен в том, кто расходует ток. Одна линия питания может подключаться к четырем разъемам Molex, а линии 12/5 В не предназначены для передачи информации.Это можно сделать, но вам потребуется существенно переработать как блок питания, так и все аппаратное обеспечение, которому может понадобиться такая функция.

отключение питания одного устройства может помешать загрузке всей системы. Или привести к потенциально катастрофическим результатам. Подумайте, что произойдет, если RAID-устройство загрузит один (или два!) диска из-за того, что он был «текущий запрещен».

Если экстремальное потребление тока вызвано аппаратным сбоем, то вся система неисправна, и поэтому текущая политика отключения всего, на мой взгляд, самая безопасная линия поведения. Имейте в виду, что большие, слишком важные для отказа системы будут построены по-другому и с огромным резервированием, поэтому в этих сценариях ограниченное отключение также является лучшим ответом, и это может даже не произойти, потому что неисправный блок не требует большего тока, а просто не запускается вообще (защита от замыкания и разрыв непосредственно на всех частях, находящихся под напряжением. В старых high-end системах IBM AS/400 можно было закоротить диск, и система продолжала работать < em>пока один отсек для дисков горел и дымился - я видел, как это происходило. Блок был логически и электрически отсоединен от объединительной платы, но это, конечно, не помешало ему продолжать гореть; но при наличии достаточного количества денег даже это можно предотвратить).
на сжатой руке это экономически невыгодно — такой умный блок питания будет стоить намного дороже, чем более тупой, крепкий, более мощный блок питания, который будет проще построить и, вероятно, прослужит дольше, и будет одинаково хорошо решает одну и ту же проблему (на самом деле, имея в своем распоряжении больший ток и работая дальше от полной мощности, он решал бы эту конкретную проблему лучше).

(1) Я помню один мини-настольный компьютер Hewlett Packard, у которого он был внутри, рядом с кабельными стяжками. У него также была зеленая лампочка «включено» внутри. Я предполагаю, что это специально созданные блоки питания для какой-то конкретной схемы, которые затем используются в другом месте. Отключения от розетки должно быть достаточно, чтобы перезагрузить блок питания, но если это не так, прежде чем сдавать его мертвым, попробуйте проверить внутреннюю сторону. Никогда не знаешь.

Добро пожаловать в первый выпуск нашей новой серии под названием «Раздвигая границы». В этой серии статей мы рассмотрим вопрос, который мы часто слышим в CUI: «Что, если я буду использовать свой блок питания за пределами определенного диапазона спецификаций?» Чтобы помочь ответить на этот вопрос, мы рассмотрим общие технические характеристики блоков питания и опишем потенциальные недостатки и сбои, которые могут возникнуть при работе блока питания за пределами установленных пределов. В части 1 этой серии мы обсудим потенциальные проблемы, которые могут возникнуть, когда входное напряжение выходит за пределы допустимого диапазона источника питания.

Ограничения входного напряжения

Во всем мире доступное сетевое напряжение и связанная с ним стабильность могут сильно различаться, что затрудняет разработку источника питания, который бы соответствовал требованиям входного диапазона для всех приложений. Если предположить, что входные характеристики источника питания «достаточно близки» к требуемому рабочему напряжению приложения, это может привести к сбоям, если источник питания фактически работает за пределами своих пределов. Эти сбои могут быть определены как сбои компонентов, сбои системы или сбои спецификаций, и каждый из них по-разному влияет на питание и производительность системы.

Превышение пределов входного напряжения — отказ компонентов

Сбои компонента происходят, когда компонент поврежден и/или больше не работает должным образом. Применение напряжения, превышающего максимальное рабочее напряжение компонента, — это простой способ повредить любой компонент. Многие компоненты, размещенные на входе, такие как X-конденсаторы, металлооксидные варисторы (MOV) и мостовые выпрямители, легко идентифицировать как подверженные перенапряжению. Если входное напряжение превышает их максимальное рабочее напряжение, конкретный режим отказа этих компонентов может привести к нескольким различным сценариям. Например, X-конденсаторы, которые из соображений безопасности рассчитаны на короткое замыкание, скорее всего, перекроют предохранитель, оставив блок питания неработоспособным. Однако, если Y-конденсаторы, которые спроектированы так, чтобы открываться при сбое, выйдут из строя, блок питания может продолжать работать, подвергая пользователей риску поражения электрическим током.

Типичный вход переменного/постоянного тока

Другие компоненты, такие как предохранитель, определить сложнее, так как они могут выйти из строя в случае перенапряжения. В нормальных условиях предохранитель будет выглядеть как короткое замыкание, а увеличение напряжения просто заставит предохранитель проводить меньший ток. Если внутри источника питания произойдет сбой, например, короткое замыкание X-конденсатора, предохранитель сработает и отключит цепь от источника входного сигнала. Однако, если превышено максимальное напряжение предохранителя и произойдет короткое замыкание X-конденсатора, предохранитель не сможет подавить искрение. Это не позволит сохранить цепь разомкнутой, что приведет к продолжению тока через неисправный конденсатор, вызывая проблемы как в восходящем, так и в нисходящем направлении.

В других случаях перенапряжение связано с паразитными компонентами, значения которых трудно определить. Ключ в обратноходовом преобразователе, например, имеет пиковое напряжение, определяемое не только входным напряжением, но также индуктивностью рассеяния и коэффициентом трансформации. В таких случаях напряжение не всегда можно определить, просто взглянув на схему или таблицы данных, вместо этого его необходимо измерить напрямую.

Слева: типичная схема обратного хода с дискретными компонентами. Справа: схема обратного хода с паразитными компонентами, добавленными красным. Вклады напряжения переключателя обратного хода

Случаи пониженного напряжения также могут привести к отказу компонентов. При работе источника питания ниже минимального рабочего напряжения ток во многих компонентах будет пропорционально увеличиваться. Предохранитель, выпрямитель, переключатели и другие компоненты, через которые проходит этот повышенный ток, будут рассеивать больше энергии, что приведет к повышению температуры и вероятности выхода из строя. Магнитные компоненты, такие как дроссель с коррекцией коэффициента мощности (PFC), также будут проводить больший ток, и в результате их индуктивность полностью упадет или насытится. В зависимости от конкретной топологии это может привести к увеличению пикового тока (что может привести к повреждению таких компонентов, как коммутатор), увеличению рабочей частоты, снижению эффективности или сбоям в преобразовании энергии в целом.

Превышение пределов входного напряжения — системные сбои

Нарушение таких параметров, как рабочая частота или рабочий цикл, может привести к системным сбоям, вызывающим сбои в работе внутренних функций различных топологий. Например, преобразователь LLC изменяет рабочую частоту для регулирования выходного напряжения, при этом частота обратно пропорциональна входному/выходному усилению преобразователя. Однако если входное напряжение уменьшится, то частота также уменьшится, чтобы увеличить коэффициент усиления и сохранить постоянное выходное напряжение. Неотъемлемой характеристикой LLC-преобразователя является то, что кривая усиления поддерживает это обратное отношение частоты к усилению только до определенной частоты. Ниже этой частоты соотношение становится обратным (т. е. усиление увеличивается с частотой). Если входное напряжение упадет до точки, в которой источник питания переходит в эту область (известную как емкостная область), источник питания может работать со сбоями или полностью выйти из строя.

Некоторые неизолированные преобразователи, в том числе повышающий преобразователь, используемый в цепи PFC, преобразуют только в одном направлении, вверх или вниз. В случае повышающего преобразователя он выдает только напряжение, превышающее входное напряжение. Если источник питания переменного/постоянного тока с коррекцией коэффициента мощности работает с входным напряжением, превышающим выходное напряжение повышающего преобразователя, повышающий преобразователь не будет работать и не сможет скорректировать коэффициент мощности. Точно так же понижающий преобразователь, который преобразует высокое входное напряжение в низкое выходное, не может работать при напряжении ниже выходного. Понижающий преобразователь также содержит переключатель, затвор которого не связан с землей, и, как следствие, использует схему самонастройки для создания напряжения затвор-исток для управления полевым транзистором. Эта схема бутстрапа основана на действии переключения для создания напряжения затвора, поэтому, когда входное напряжение слишком близко к выходному напряжению, синхронизация переключения не позволяет схеме бутстрапа создавать напряжение управления затвором, и схема перестает работать.

Источники питания также имеют встроенные схемы защиты, предотвращающие работу при определенных условиях. Это становится более распространенным при более высоких уровнях мощности, поскольку отказы более опасны и/или дороги. Защита от пониженного напряжения – это функция, часто используемая в источниках питания переменного/постоянного тока высокой мощности, которая отключает источник питания, если входное напряжение падает ниже заданного порога.

Превышение пределов входного напряжения — сбои в спецификации

Эксплуатация за пределами спецификации не всегда приводит к полному отказу, а вместо этого приводит к тому, что производительность блока питания выходит за рамки спецификации. Как указывалось ранее, уменьшение входного напряжения приведет к увеличению входного тока, что приведет к увеличению потерь и нагрева, а также к снижению диапазона рабочих температур и КПД.

Чтобы защитить блок питания от аварийного отказа, в контроллеры часто встроена защита от определенных условий. Эти защиты не отключают источник питания, а вместо этого фиксируют характеристику на определенном значении. Например, в случае топологии LLC часто внутри контроллера есть ограничения по частоте. Как описано ранее, по мере снижения входного напряжения частота переключения будет увеличиваться для поддержания постоянного выходного напряжения. Если контроллер зафиксирует частоту, как только она достигнет минимума, то выходное напряжение начнет уменьшаться вместе с входным напряжением.

Несмотря на то, что в некоторых случаях, таких как описанные выше, легко оценить влияние входного напряжения на технические характеристики, оценить влияние входного напряжения в других случаях сложнее. Одним из таких примеров является взаимосвязь между входным напряжением и электромагнитными излучениями (EMI). Работа за пределами указанного диапазона входного напряжения может сильно повлиять на электромагнитные помехи и привести к несоблюдению соответствующих правил. Добавленное напряжение или нагрузка по току могут еще больше изменить эффективность фильтра электромагнитных помех, а для устройств с переменной частотой изменить рабочую точку до уровня, вызывающего отказ.

Заключение

Входное напряжение влияет на многие аспекты блока питания, включая нагрузку на компоненты, рабочую точку и производительность. Работа за пределами указанного диапазона может повлиять на один или несколько из этих элементов и, если зайти слишком далеко, вызвать срабатывание схемы защиты или полный отказ. Чтобы узнать, как далеко источник питания можно сдвинуть в определенном направлении и каковы будут последствия, требуется знание номиналов и значений внутренних компонентов, которые редко доступны пользователю и их трудно определить. Лучший способ определить безопасную работу источника питания за пределами указанного диапазона входного напряжения — спросить производителя, который может выявить риски и/или внедрить конструктивные изменения, необходимые для обеспечения работы на желаемом уровне.

Добро пожаловать во вторую часть нашей серии статей "Расширяя границы", в которой мы углубимся в вопрос, который мы часто слышим в CUI: "Что, если мой блок питания будет работать за пределами определенного диапазона технических характеристик?" В части 1 мы рассмотрели спецификацию входного напряжения. Теперь во второй части мы рассмотрим выходной ток и проблемы, которые могут возникнуть при превышении спецификации выходного тока.

Ограничения выходного тока

Номинальный выходной ток — одна из наиболее важных характеристик при выборе источника питания. Он играет большую роль в определении размера и стоимости устройства, что побуждает разработчиков выбирать источники питания с током, достаточным для удовлетворения их требований. В этих случаях у проектировщика возникает искушение выбрать источник питания, рассчитанный на «нормальный» рабочий ток, чтобы сэкономить на стоимости и размерах, предполагая при этом, что он может выдерживать пиковые токи в течение короткого времени. То же самое относится и к минимальному ограничению тока. Однако превышение максимальных или минимальных значений тока может привести к ряду проблем, включая снижение производительности, защищенное завершение работы или даже отказ компонентов.

Превышение пределов выходного тока — проблемы с производительностью

КПД, регулирование и электромагнитное излучение (EMI) — одни из наиболее важных характеристик, на которые влияет работа источника питания с выходным током, превышающим номинальный.

По мере увеличения выходного тока увеличивается и выходная мощность. Если бы эффективность была фиксированной при нагрузке, дополнительный ток привел бы к линейному увеличению рассеиваемой мощности в источнике питания. Эта дополнительная потеря мощности вызывает повышение температуры компонентов, что может привести к тепловому отказу. На практике маловероятно, что КПД останется постоянным, и, как показано на графике ниже, источник питания обычно достигает пикового КПД до достижения максимальной нагрузки, что приводит к снижению КПД выше номинального тока. Это приводит к экспоненциальному увеличению рассеиваемой мощности по отношению к увеличению нагрузки, в результате чего максимальная температура падает намного быстрее, чем если бы КПД был постоянным. В дополнение к тепловым проблемам, снижение эффективности может привести к тому, что источник питания и/или система не будут соответствовать нормам эффективности. Как показано на графике, при работе источника питания на 20 % выше номинальной нагрузки в 200 Вт КПД падает на целый процентный пункт ниже спецификации 91 %. Это приводит к увеличению рассеиваемой мощности на 30%.

КПД и рассеиваемая мощность блока питания переменного/постоянного тока мощностью 200 Вт

Регулирование нагрузки — еще одна проблемная характеристика при работе за пределами номинального выходного тока. Регулирование нагрузки сообщает пользователю максимальную величину, на которую можно ожидать изменения выходного напряжения при изменении нагрузки между нулевой нагрузкой и полной нагрузкой. На приведенном ниже графике показан пример регулирования нагрузки блока питания переменного/постоянного тока мощностью 200 Вт. Этот конкретный источник питания имеет выходное напряжение, которое падает с увеличением тока. Тем не менее, это не всегда так, поскольку некоторые блоки питания будут видеть увеличение выходного напряжения с нагрузкой. В любом случае, работа за пределами указанного диапазона тока может привести к тому, что выходное напряжение выйдет за пределы спецификации регулирования нагрузки, что приведет к проблемам в приложениях, которые не могут принимать напряжения за пределами этого диапазона.

В приложениях с узкими входными диапазонами часто используются внешние датчики напряжения, которые регулируют выходное напряжение на нагрузке, а не на выходе источника питания.При внешнем измерении падение выходного напряжения, которое обычно происходит между источником питания и нагрузкой, компенсируется увеличением выходного напряжения источника питания. В результате часто указывается максимальное напряжение, которое можно компенсировать, чтобы предотвратить повреждение источника питания из-за повышенного напряжения.

Регулировка выходного напряжения блока питания переменного/постоянного тока мощностью 200 Вт

В источниках питания с минимальным номинальным током работа ниже этого предела может также привести к тому, что устройство будет работать за пределами своих нормативных характеристик. Эти блоки питания часто представляют собой небольшие и менее дорогие устройства с простыми схемами управления, которые не предназначены для решения проблем, возникающих при небольших нагрузках. Минимальный ток также может быть указан в источниках питания с несколькими выходами, что необходимо для регулирования вторичных выходов в заданных пределах.

Последняя, менее очевидная проблема, связанная с выходным током, — повышенные электромагнитные помехи. Импульсные источники питания являются устройствами с электрическими шумами, и много места на плате отведено компонентам фильтров, чтобы помочь им соответствовать нормативным требованиям; обычно достаточно, чтобы пройти необходимое тестирование. Даже при работе в указанном диапазоне нагрузок все равно возникают проблемы при использовании с определенными нагрузками. В общем, ожидается, что величина электромагнитных помех будет увеличиваться с нагрузкой, а работа за пределами максимальной нагрузки может привести к тому, что электромагнитные помехи превысят порог отказа. Это еще больше усугубляется, если фильтр становится менее эффективным при более высоких нагрузках. Повышенные токи и/или температуры в этих компонентах также могут изменить их значения и изменить реакцию фильтра.

Превышение пределов выходного тока — защищенное отключение

Описанные выше проблемы, связанные со спецификацией, предполагают, что источник питания позволит пользователю работать с выходным током, превышающим максимальный. Однако большинство источников питания оснащены той или иной формой защиты от перегрузки по току, которая не позволяет нагрузке превышать определенный порог тока.

Некоторые блоки питания имеют четко определенный порог, близкий к номинальной выходной мощности, при превышении которого срабатывает защита от перегрузки по току. выход отключен из-за этой защиты.

Другие схемы защиты имеют более широкие допуски, что позволяет нагрузке значительно превышать максимальную номинальную мощность. Различия в пороговых значениях между отдельными расходными материалами могут вызвать проблемы, если защита включена в одних расходных материалах, но не включена в других. Если выход не отключается, источник питания будет работать с превышением максимального тока, что приведет к проблемам, связанным со спецификацией, или отказу.

Кроме того, более сложные источники питания обеспечивают защиту от тока, падающего ниже минимального номинального значения, в то время как другие полностью отключают работу в этих условиях. Блоки питания, которые не могут надежно регулировать себя при небольших нагрузках, приведут к чрезмерному напряжению на выходе, что также может привести к срабатыванию защиты.

Превышение пределов выходного тока — отказ компонента

Несмотря на то, что описанные выше проблемы не всегда приводят к сбою или повреждению компонентов источника питания, многие компоненты будут подвергаться повышенному напряжению и/или перегрузке по току в результате повышенного тока нагрузки, что подвергает их большему риску.

С увеличением выходного тока происходит аналогичное увеличение компонентных токов по всей силовой передаче. Такие компоненты, как полевые МОП-транзисторы, диоды, резисторы и даже медные дорожки, будут подвергаться повышенному рассеиванию мощности и нагреву из-за увеличения тока. Диоды и другие компоненты с фиксированным напряжением будут наблюдать линейное увеличение рассеиваемой мощности, в то время как МОП-транзисторы и компоненты с резистивными элементами будут демонстрировать экспоненциальный рост рассеиваемой мощности по отношению к увеличению нагрузки. В обоих случаях это приведет к повышенному нагреву, снижению надежности и увеличению риска отказа.

Магнитные компоненты, такие как дроссели и трансформаторы, хотя и имеют повышенные потери проводимости, как и предыдущие компоненты, также могут столкнуться с повышенными потерями в сердечнике и перейти в состояние насыщения, что приведет к дополнительным потерям и выделению тепла. Насыщенные магнитные поля также могут привести к прекращению работы источника питания или возникновению повышенных токов в других компонентах, таких как полевые МОП-транзисторы и диоды. Например, в понижающем преобразователе ток пульсаций напрямую связан с индуктивностью. Когда индуктивность начинает падать, пиковые токи в МОП-транзисторах и диодах в результате увеличиваются.

В дополнение к дискретным магнитным компонентам существуют также паразитные индуктивности, такие как индуктивность рассеяния трансформатора. Эти паразитные компоненты вызывают всплески напряжения при изменении состояния переключателя, и величина этого всплеска увеличивается с нагрузкой. В случае утечки трансформатора на полевой МОП-транзистор подается скачок напряжения, который может привести к его отказу, если он слишком велик.Другие компоненты, например те, которые определяют напряжение и ток, будут обнаруживать эти скачки напряжения, что приведет к тому, что контроллер будет получать неверную информацию о напряжении и токе, что приведет к снижению производительности или сбою.

Заключение

Мощность, размер и стоимость являются важными факторами при выборе блока питания. К сожалению, улучшение одного часто обратно пропорционально влияет на другие, при этом большая мощность обычно означает более крупный и/или более дорогой блок питания. Тем не менее, пользователи часто пытаются форсировать все три фактора, открывая перед собой потенциальные проблемы. Выходной ток — это одна из таких областей, которая влияет практически на каждый компонент источника питания. Некоторые эффекты очевидны, в то время как другие легко упускаются из виду и вызывают немедленные или долгосрочные проблемы. Прежде чем работать за пределами номинального выходного тока источника питания, пользователь должен проконсультироваться с производителем источника питания, чтобы понять связанные с этим риски или найти альтернативное решение.

В электричестве есть три основные единицы измерения: напряжение, измеряемое в вольтах, сила тока, измеряемая в амперах, и сопротивление, измеряемое в омах. Мощность измеряется в ваттах, которые выражают скорость преобразования энергии во времени. По сути, напряжение (вольты), умноженное на силу тока (амперы), равно ваттам.

Основная обязанность источника питания – обеспечить питание подключенной нагрузки (устройств). Чем надежнее приложение, тем больше требуется энергии и тем выше мощность блока питания.

Первое эмпирическое правило заключается в том, что лучше иметь больше мощности, чем ее недостаточно. Без достаточного количества энергии ваши устройства вообще не смогут включиться. Также не рекомендуется, чтобы блок питания работал на 100% своей мощности. Хотя блок питания мощностью 25 Вт может питать устройства, требующие 25 Вт, есть вероятность, что он полностью отключится, если произойдут случайные скачки нагрузки. Это может привести к перегреву и поломке компонентов.

Мощный блок питания Mean Well

Продолжительная работа на полную мощность также создает нагрузку на электронные компоненты, увеличивая вероятность отказа. Следовательно, лучше использовать блок с большей мощностью на половине мощности, чем блок с меньшей мощностью на полной мощности. Мы рекомендуем оставлять не менее 10–20 % запаса между тем, что вам нужно, и максимальным номиналом блока питания.

Миф о том, что блок питания большой мощности потребляет слишком много энергии для ваших устройств, не соответствует действительности, что приводит к перегреву и выгоранию. Блок питания обеспечит только необходимую мощность. Например, устройство, которому требуется 50 Вт, получит только 50 Вт от блока питания на 250 Вт, а не все 250 Вт.

В приведенной ниже таблице описаны блоки питания высокой мощности Mean Well, которые предлагает Jameco. Каждое семейство содержит несколько блоков питания с различной мощностью. Указаны самая низкая и самая высокая мощность на семейство.

Помимо общей мощности, вам также необходимо выбрать правильное напряжение. Слишком большое или слишком низкое напряжение может повредить устройство. Некоторые устройства могут пытаться компенсировать недостаток напряжения за счет увеличения тока, но это может привести к повреждению или, в случае питания двигателя, он может просто перегреться, не обеспечив необходимого крутящего момента.

Для источников питания высокой мощности обычно требуется разъем DIN. Разъем DIN окружает несколько типов кабелей, которые подключаются к интерфейсу и соединяют устройства. Он состоит из нескольких штифтов, заключенных в защитную круглую оболочку.

Непрерывная мощность и пиковая мощность — это несколько дополнительных факторов, которые следует учитывать при выборе источника питания высокой мощности, хотя они могут относиться к любому источнику питания. Иногда их путают за одно и то же, но на самом деле они представляют разные концепции.

Разъем DIN

Непрерывная мощность – это мощность, которую блок питания может постоянно подавать на нагрузку. Это также называется максимальной мощностью. Например, длительная мощность блока питания мощностью 500 Вт составляет 500 Вт. Пиковая мощность относится к максимальной мощности, которую он может поддерживать в течение короткого времени, иногда называемой пиковой импульсной мощностью. Пиковая мощность всегда дает более высокое значение, чем непрерывная мощность, но это относится только к очень ограниченному промежутку времени. Он действует как защита от скачков нагрузки. Тот же блок питания мощностью 500 Вт может иметь пиковую мощность 1500 Вт в течение 5 секунд. Это зависит от каждого блока питания, но обычно информация содержится в техническом паспорте блока питания.

Мы надеемся, что смогли ответить на ваши вопросы о выборе блока питания высокой мощности. Для получения дополнительной информации посетите ресурсный центр Jameco Power.

Читайте также: