Для чего нужна катушка индуктивности в блоке питания?

Обновлено: 21.11.2024

Целью этой статьи является предоставление подробной информации о наиболее важной части системы персонального компьютера (ПК), его блоке питания. Следуйте за нами в этом путешествии по территории PSU, и мы обещаем, что вы получите ценные знания.

Дроссели и трансформаторы

Страница 1: Введение
Страница 2: Катушки индуктивности и трансформаторы
Страница 3: Конденсаторы
Страница 4: Текущие пульсации и расчет предельного срока службы
Страница 5. Список производителей конденсаторов
Страница 6: Резисторы, транзисторы и диоды
Страница 7: SMPS в сравнении с. Линейные регуляторы
Страница 8: Описание частей SMPS
Страница 9: Этап фильтрации электромагнитных помех/переходных процессов
Страница 10: Мостовые выпрямители и APFC
Страница 11: Главные переключатели и трансформаторы
Страница 12: Выходные выпрямители и фильтры
Страница 13: Переключение контроллеров и изоляторов
Страница 14: Переключение топологий регуляторов
Страница 15: LLC Resonant Converter
Страница 16: Блоки питания с цифровым управлением
Страница 17: Охлаждение блока питания
Страница 18: Работа вентилятора и типы подшипников
Страница 19: Другие типы подшипников: SSO, Rifle, Hysint
Страница 20. Измерение скорости вращения вентилятора блока питания
Страница 21: Защита блока питания
Страница 22: Мониторинг интегральных схем
Страница 23: Технические характеристики ATX, EPS и 80 PLUS
Страница 24: Ресурсы PSU

Дроссели и трансформаторы

Дроссели

Дроссель или индукционная катушка хранит электрическую энергию в магнитном поле. Катушки индуктивности используются во многих электронных устройствах и особенно важную роль они играют в блоках питания. Катушка индуктивности — это просто катушка проволоки, намотанная на сердечник (состоящий из железа, феррита или просто воздуха). В зависимости от назначения они имеют несколько названий: катушки, дроссели, соленоиды и т. д.

Как же работают катушки индуктивности? Вся концепция очень проста: когда ток проходит через индуктор, вокруг провода создается магнитное поле. Каждое изменение тока влияет на магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует напряжение на катушке индуктивности. Это напряжение создает ток, противоположный начальному току. Это свойство известно как индуктивность (L) и измеряется в генри, что является довольно крупной единицей измерения, обычно выражаемой в миллигенри (мГн) или микрогенри (мкГн).

Вот несколько интересных фактов о катушках индуктивности:

Они накапливают электрическую энергию в магнитных полях.
Сначала они действуют как разомкнутая цепь, когда к ним прикладывается постоянный ток, но через некоторое время они свободно пропускают его.
Они выступают против текущих изменений.

Трансформеры

Теперь давайте кратко рассмотрим трансформеров. Обычно индукторы экранированы, поэтому их магнитные поля не взаимодействуют с другими компонентами в той же цепи. Однако если мы поместим два неэкранированных индуктора рядом и запитаем один из них переменным током, то его магнитное поле индуцирует напряжение не только в токовом индукторе, но и в другом индукторе. Процесс наведения напряжения во втором индукторе называется взаимной индуктивностью. Поэтому, если вы пропускаете ток через один индуктор, вы создаете напряжение в индукторе рядом с ним.

Трансформатор представляет собой не что иное, как две катушки индуктивности или катушки, намотанные вокруг одного и того же материала сердечника таким образом, что взаимная индуктивность находится на максимальном уровне. Катушка, которая пропускает ток, называется первичной катушкой, а катушка, которая индуцируется напряжением, называется вторичной катушкой. Трансформатор может электрически изолировать две цепи, а также повышать или понижать напряжение.

Текущая страница: Катушки индуктивности и трансформаторы

В вашем списке производителей конденсаторов высшего уровня вы упустили некоторых из лучших американских и европейских производителей, хотя они могут не использоваться во многих блоках питания потребительского уровня, они, безусловно, являются первоклассными, и если бы вы нашли им вы были бы счастливы. Я предлагаю добавить как минимум:
Cornell Dubilier (США)
Illinois Capacitor (теперь принадлежит моему Cornell Dubilier)
Kemet Corporation (США)
ELNA (Япония)
EPCOS (компания TDK) (Германия)
Vishay (США)
Würth Elektronik (Германия)

Большое спасибо за предоставленный список. Я знаю почти все бренды крышек, которые вы упомянули, но, к сожалению, пока я не нашел ни одного из них в блоке питания настольного/бытового уровня. Однако я подумаю об этом (а также изучу информацию об этих брендах крышек), стоит ли включать их в свой список.

Большое спасибо за предоставленный список. Я знаю почти все бренды крышек, о которых вы упомянули, но, к сожалению, пока я не нашел ни одного из них в блоке питания для настольных ПК/потребителей.

С большой долей вероятности вы видели блоки питания с несколькими конденсаторами Kemet.Вы никогда не замечали их просто потому, что конденсаторы SMD слишком малы, чтобы нести логотипы, торговые марки или даже обозначения номиналов.

Другие бренды в основном используются в специализированных приложениях, таких как лабораторные приборы, промышленное оборудование и высококачественное аудио.

очень интересно читать. более глубоко, чем мне нужно знать, но по большей части понятно, и при внимательном прочтении это не оставило меня в замешательстве.

Я прочитал только 2/3, но это хорошая статья.

С моим cx600m я совершил ересь ПК. Однако я думаю, что у меня все в порядке с моим процессором 65 Вт и процессором 145 Вт. Могу поспорить, что моя общая потребляемая мощность на самом деле ниже 300 Вт, что является предполагаемой максимальной эффективностью блока питания.

Как геймер, а не профессионал, я считаю, что лучше приобрести детали с низким энергопотреблением и получить более высокий рейтинг, чем вам нужно, чем детали с высокой мощностью и высококачественные блоки питания.

Кроме того, если вы сравните энергопотребление типичной системы сегодня и 5 лет назад, энергопотребление значительно ниже, за исключением некоторых видеокарт. *кашель* 390x *кашель*

Я решил зарегистрироваться на форуме Тома, и единственная причина заключалась в том, чтобы заявить, насколько превосходна статья Ариса.
Спасибо, Арис, за эту очень полезную статью от имени всех нас, кто хочет получить базовые знания по блокам питания.
Еще не закончил, но очень жду.

Я рад, что есть люди, занимающиеся этим, но не я. Я даже не могу прочитать все названия глав в этой статье. Я не согласен с тем значением, которое вы придаете этому, и со всеми ссылками, которые вы сделали на это важнейшее знание.

PSU и МБ для меня несущественны, и я могу вслепую выбрать один, просматривая комментарии пользователей от newegg примерно через 5 минут, и этого хватит на годы. Менее чем за 100 долларов за штуку я готов почти на десятилетие.

Процессор и карта gfx теперь влияют на частоту кадров и стоят более 1000 долларов, на самом деле это самая важная часть для меня.

Процессор и карта gfx теперь влияют на частоту кадров и стоят более 1000 долларов, что на самом деле является для меня самой важной частью.

Я искренне не согласен, пользователь не лучший способ судить о надежности, а плохое питание в большинстве случаев связано с аппаратной проблемой. Кроме того, блока питания должно хватить более чем на одну сборку системы, и обычно я держу свой не менее десяти лет за раз. Таким образом, инвестиции в хороший блок питания не будут пустой тратой времени, а плохой блок убьет этот драгоценный графический процессор или процессор за 1000 долларов. С блоком питания demo dart на материнской плате та же история, но в целом они качественнее дешевого блока питания.

С большой долей вероятности вы видели блоки питания с несколькими конденсаторами Kemet. Вы никогда не замечали их просто потому, что конденсаторы SMD слишком малы, чтобы нести логотипы, торговые марки или даже обозначения номиналов.

Другие бренды в основном используются в специализированных приложениях, таких как лабораторные приборы, промышленное оборудование и высококачественное аудио.
Помимо керамических конденсаторов SMT, Kemet производит алюминиевые электролитические конденсаторы со сквозными отверстиями. Они высокого качества, хотя и не так хорошо известны, как конденсаторы SMT. Они также производят высококачественные полимерные конденсаторы SMT, которые используются в качестве объемных конденсаторов в схемах распределения питания на ноутбуках и других устройствах.

Откройте для себя PCIM Europe

Последние статьи в разделе "Продукты и приложения"

Последние статьи в разделе "Новости отрасли"

НОВОСТИ О НЕДОСТАТОКЕ ЧИПОВ

Последние статьи в разделе "Исследования и разработки"

Последние статьи в разделе "Инструменты и программное обеспечение"

ТЕХНОЛОГИИ ПРИВОДА ВОРОТ

ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ Понимание роли катушек индуктивности в силовой электронике

Одним из самых малоизвестных компонентов силовой электроники является индуктор: структура, похожая на катушку, которую можно найти в большинстве схем. Именно благодаря этим и их свойствам работают трансформаторы и другие схемы силовой электроники.

Что такое индукторы, как они устроены и какие бывают типы?

Дроссели обычно используются в качестве накопителей энергии в импульсных силовых устройствах для получения постоянного тока. Катушка индуктивности, которая накапливает энергию, подает энергию в цепь для поддержания протекания тока в периоды «выключения», что позволяет создавать топографии, в которых выходное напряжение превышает входное напряжение.

Из-за того, как они работают — изменяя не только электрическое поле, но и магнитное поле вокруг него — многие люди не могут их понять.

Что такое индуктор?

Датчик индуктивности, пожалуй, самый простой из всех электронных компонентов. Это пассивный двухконтактный электрический компонент, который накапливает энергию в магнитном поле, когда через него протекает электрический ток. Как правило, катушка индуктивности состоит из изолированного провода, намотанного на катушку, как резистор. Этот дизайн был разработан на основе обширных методов проб и ошибок, в которых учитывались такие методы, как кривые Ханны и произведение площади.

Когда ток, протекающий через катушку, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение в проводнике с полярностью, противодействующей изменению тока, который его создал. Таким образом, катушки индуктивности препятствуют любым изменениям тока, проходящего через них.

Индуцированное магнитное поле также индуцирует электрическое свойство, известное как индуктивность, — отношение напряжения к скорости изменения тока. Индуктивность определяет количество энергии, которое катушка индуктивности способна хранить.

РУКОВОДСТВО ПО ИЗМЕРЕНИЮ ЦЕЛОСТНОСТИ ПИТАНИЯ

5 методов быстрого и точного измерения целостности питания

Конструкция индуктора и основные компоненты

Конструкция катушки индуктивности определяется электрическими, механическими и тепловыми требованиями конкретного приложения. Как правило, это включает:

Выбор основного материала

Определение основной формы и размера

Выбор провода обмотки

Материал сердечника представляет собой покрытый эмалью магнитный провод, обычно изготовленный из меди, который затем покрывается слоями изолирующего полимерного материала. Обмотка может иметь различную форму, в том числе круглую, прямоугольную фольгу и квадратное сечение. Магнитный провод выбран для ограничения и направления магнитных полей, и он изолирован, чтобы предотвратить такие проблемы, как короткие замыкания и поломки.

ЭЛЕКТРОННАЯ КНИГА

Полупроводники: полное руководство

Различные типы катушек индуктивности

Для разных приложений требуются катушки индуктивности разных типов. Почти во всех случаях вы обнаружите, что индуктор в системе формируется вокруг материала сердечника — обычно железа или соединений железа — для поддержки создания сильного магнитного поля.

Дроссели с железным сердечником

Дроссель с железным сердечником производства Jantzen Audio для аудиоприложений. (Источник: Hifi Collective)

Железо — это классический и наиболее узнаваемый магнитный материал, что делает его идеальным выбором для использования в катушках индуктивности. Как и выше, железо в индукторах имеет форму железного сердечника. Они обычно используются для фильтрации низкочастотных линий из-за их относительно больших индуктивностей. Они также широко используются в звуковом оборудовании. Однако катушки индуктивности не всегда должны иметь железный сердечник.

Дроссели с воздушным сердечником

Как следует из названия, индукторы с воздушным сердечником не имеют сердечника — сердечник находится на открытом воздухе. Поскольку воздух имеет низкую проницаемость, индуктивность индукторов с воздушным сердечником очень мала. Это означает, что скорость нарастания тока относительно высока для приложенного напряжения, что делает их способными работать с высокими частотами, характерными для таких приложений, как радиочастотные схемы.

Дроссели с ферритовым сердечником

Феррит — это керамический материал, изготовленный путем смешивания и обжига оксида железа (III) с добавлением небольшого количества одного или нескольких дополнительных металлических элементов, таких как никель и цинк. При использовании в катушках индуктивности ферритовый порошок смешивают с эпоксидной смолой и формуют, чтобы сформировать сердечник, вокруг которого можно намотать магнитный провод. Ферритовые индукторы являются наиболее широко используемым типом, так как можно точно контролировать их проницаемость, регулируя соотношение феррита и эпоксидной смолы.

Практическое применение

Из-за того, что для их изготовления требуются медные и железные материалы, катушки индуктивности, как правило, дороги. Это относит большинство их вариантов использования к приложениям в областях, где такие расходы могут быть оправданы, например, к телекоммуникационному оборудованию, радио и источникам питания.

В источниках питания роль катушки индуктивности заключается в предотвращении внезапных изменений используемого тока. Катушка индуктивности, работающая вместе с конденсатором, предотвращает внезапные изменения выходного напряжения и тока источника питания.

В целом, это очень простые компоненты, играющие важную роль в силовой электронике.

Большинство источников питания, используемых в промышленных электронных схемах, имеют конденсаторы и катушки индуктивности, используемые в качестве фильтров. Фильтр в цепи источника питания уменьшит количество пульсаций до уровня, при котором выходное постоянное напряжение является почти прямой линией или чистым постоянным током. В некоторых схемах, где постоянное напряжение преобразуется обратно в переменное, важно удалить все следы исходной частоты входного напряжения.

Рис. 1 представлена схема типичного конденсатора и катушки индуктивности в цепи питания. Конденсатор подключается параллельно нагрузке, а катушка индуктивности последовательно подключается к клеммам постоянного напряжения.Напомним из базовых курсов электротехники, что конденсатор будет заряжаться, когда на него подается напряжение. Затем он будет разряжать сохраненное напряжение, когда напряжение питания меньше накопленного заряда. Эффект зарядки и разрядки конденсатора заключается в сглаживании области между пиками двухполупериодного выходного напряжения постоянного тока. Форма волны на рис. 1 показывает эффект емкостного фильтра. (Следует отметить, что в настоящее время принято показывать только форму волны напряжения, поскольку ее легко увидеть с помощью осциллографа. Форма волны тока существует, но ее трудно увидеть напрямую.) Катушка индуктивности обеспечивает, по сути, ту же функцию, что и ток. форму сигнала, поскольку он накапливает энергию в своем магнитном поле и отдает ее обратно в выходную цепь. Эффект индуктора, сохраняющего и выделяющего энергию в выходную цепь, обеспечивает небольшой фазовый сдвиг, который сглаживает область между пиками тока. Вместе конденсатор и катушка индуктивности фильтруют двухполупериодное выходное напряжение постоянного тока и ток, обеспечивая более плавную, почти чистую подачу мощности постоянного тока. Размер конденсатора можно увеличить или несколько конденсаторов можно использовать параллельно, чтобы повысить фильтрующую способность схемы.

Вверху: Рис. 1 Электронная схема, показывающая конденсатор, соединенный параллельно, и катушку индуктивности, соединенную последовательно с выходной частью постоянного тока схемы выпрямителя.

Дроссель, который используется для фильтрации, обычно называется дросселем, и он очень похож на небольшой трансформатор, за исключением того, что у него два провода вместо четырех. В схеме выпрямителя для более крупных электроприводов конденсаторы в фильтре будут иметь схему предварительной зарядки, которая ограничивает скорость подачи напряжения на конденсаторы при первоначальной подаче питания. Конденсаторы также имеют разрядный резистор, чтобы гарантировать удаление всего накопленного потенциала из конденсатора при отключении питания. Важно помнить, что эти фильтрующие конденсаторы хранят большое количество энергии, и после отключения питания им потребуется несколько секунд, чтобы разрядиться.

Я собираю этот базовый линейный источник питания, так как я новичок в создании его с нуля. Я знаю об опасности переменного напряжения и трансформаторов. Хотелось бы узнать назначение круглых катушек индуктивности на некоторых блоках питания и не могли бы вы порекомендовать какие-либо в этой схеме и где и какого размера?

Спасибо всем. Я не буду включать катушки индуктивности, так как они не нужны, и я буду использовать меньший трансформатор подходящего номинала.

\$\begingroup\$ Я знаю, что их нет, я просто хотел знать, нужны ли они мне, так как эта статья очень старая. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ Вы обычно видите очевидные катушки индуктивности в импульсных источниках питания или в качестве ВЧ-фильтров в линейных источниках питания. В этом они вам не нужны — и нет причин добавлять их случайным образом. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ Линейный блок питания должен иметь небольшое количество деталей, хотя некоторые детали могут быть большими и тяжелыми, в зависимости от того, на какую мощность он рассчитан. Катушки индуктивности в таком питании бесполезны. \$\конечная группа\$

2 ответа 2

И индуктивность трансформатора, и емкость нагрузки зависят от частоты, поэтому линейные источники питания с частотой 50 Гц должны быть в 1 000 раз больше, чем импульсные источники питания с частотой 50 кГц, использующие маленькие круглые ферритовые катушки индуктивности.

В такой цепи нет особой необходимости в катушке индуктивности.

Описание не включает каких-либо спецификаций, но это трансформатор 24 В переменного тока, по-видимому, с разомкнутым трансформатором тока, поэтому напряжение постоянного тока будет около 33 В, что очень близко к максимальному входному напряжению 7805 и 7812. Вероятность почти 100 % оно превысит абсолютное максимальное пиковое напряжение при ненагруженных выходах (недорогие трансформаторы, как правило, имеют выходное напряжение значительно выше номинального при небольшой нагрузке).

Сборщик поставил глупый (ненужный) радиатор на мостовой выпрямитель, но ничего на регуляторы.

Выпрямитель хорош для выходного тока постоянного тока примерно 1,2 А с этим трансформатором, однако, допуская 600 мВт на каждом корпусе TO-220, вы можете потреблять только около 20 мА от линии 5 В и около 29 мА от линии 12 В, прежде чем они сильно нагреются. < /p>

Иногда между мостовым выпрямителем и конденсатором фильтра используется большая катушка индуктивности (тяжелая и дорогая), и такая катушка индуктивности позволяет потреблять более высокий постоянный ток без перегрева трансформатора и может уменьшить напряжение под нагрузкой, однако индуктор будет непомерно дорогим. Например, дроссель 2,5H 300 мА стоит около 28 долларов США и подходит только для 300 мА.

Читайте также: