Как работает режим ожидания в импульсном блоке питания телевизора

Обновлено: 17.05.2024

Раздел 404 Закона Сарбейнса-Оксли (SOX) требует, чтобы все публичные компании установили внутренний контроль и процедуры.

Закон о защите конфиденциальности детей в Интернете от 1998 года (COPPA) – это федеральный закон, который налагает особые требования на операторов доменов .

План North American Electric Reliability Corporation по защите критически важной инфраструктуры (NERC CIP) представляет собой набор стандартов.

Взаимная аутентификация, также называемая двусторонней аутентификацией, представляет собой процесс или технологию, в которой оба объекта обмениваются данными .

Экранированная подсеть или брандмауэр с тройным подключением относится к сетевой архитектуре, в которой один брандмауэр используется с тремя сетями .

Метаморфное и полиморфное вредоносное ПО – это два типа вредоносных программ (вредоносных программ), код которых может изменяться по мере их распространения.

Медицинская транскрипция (МТ) – это ручная обработка голосовых сообщений, продиктованных врачами и другими медицинскими работниками.

Электронное отделение интенсивной терапии (eICU) — это форма или модель телемедицины, в которой используются самые современные технологии.

Защищенная медицинская информация (PHI), также называемая личной медицинской информацией, представляет собой демографическую информацию, медицинскую .

Снижение рисков – это стратегия подготовки к угрозам, с которыми сталкивается бизнес, и уменьшения их последствий.

Отказоустойчивая технология — это способность компьютерной системы, электронной системы или сети обеспечивать бесперебойное обслуживание.

Синхронная репликация — это процесс копирования данных по сети хранения, локальной или глобальной сети, поэтому .

Интерфейс управления облачными данными (CDMI) – это международный стандарт, определяющий функциональный интерфейс, используемый приложениями.

Износ флэш-памяти NAND — это пробой оксидного слоя внутри транзисторов с плавающим затвором флэш-памяти NAND.

Выносливость при записи — это количество циклов программирования/стирания (P/E), которое может быть применено к блоку флэш-памяти перед сохранением .

Напряжение в режиме ожидания генерируется цепью питания основного силового преобразователя. Это стало широко использоваться в 1995 году, когда была опубликована спецификация ATX, позволяющая переводить настольный компьютер в спящий режим для экономии энергии. Напряжение в режиме ожидания подает небольшое количество энергии на материнскую плату, позволяя компьютеру быстро перезагружаться, а не выполнять полный и длительный цикл загрузки. Термин «режим ожидания» часто путают с вспомогательным выходом, который выполняет другую функцию.

Напряжение в режиме ожидания генерируется отдельной коммутационной схемой, и на него не влияет использование дистанционного сигнала включения/выключения или даже состояние перегрузки на основном выходе источника питания. Типичная блок-схема показана ниже.

Основной и резервный импульсные преобразователи совместно используют высоковольтное выходное напряжение (обычно около 380 В постоянного тока) от схемы выпрямителя и коррекции коэффициента мощности. Это экономит средства, не дублируя компоненты выпрямления и фильтрации. Видно, что они независимы друг от друга и дистанционное управление включением/выключением применяется только к основному преобразователю.

Вспомогательный выход питается от дополнительной обмотки основного трансформатора преобразователя. Если основной выход выключен дистанционным включением/выключением, вспомогательный выход также выключится. Вспомогательный выход часто используется для питания внешнего охлаждающего вентилятора, если блок питания имеет мощность принудительного воздушного охлаждения. В этом случае, если вспомогательный выход отсутствует при блокировке выхода источника питания, это не имеет значения, так как основной преобразователь не будет обеспечивать нагрузку и не потребует дополнительного охлаждения.

На рис. 2 показано, как различные выходные данные и функции взаимодействуют друг с другом. Если питание переменного тока отключается на какое-то значительное время (10-50 мс), то, конечно, все выходы на блоке питания перестают работать.

Многие разработчики источников питания также используют резервный преобразователь для питания любых вспомогательных схем на выходе основного преобразователя. Это позволяет предлагать дистанционное включение/выключение типа «разрешение», когда сигнал устанавливается на низкий уровень для активации основного преобразователя. Без резервной цепи необходимо подать внешнее напряжение на дистанционное включение/выключение, чтобы заблокировать подачу питания.

Производители преобразователей средней и высокой мощности с резервным напряжением часто указывают потребляемую мощность без нагрузки или потребляемую мощность без нагрузки, когда дистанционное включение/выключение активируется от резервного напряжения.

Для повседневных электронных устройств, особенно со встроенными схемами, требуется надежный источник постоянного напряжения, который может обеспечивать питание в любое время без каких-либо сбоев. В этом блоге мы рассмотрим две топологии конструкции источников питания, которые следует рассмотреть для вашего следующего проекта: линейные регулируемые и импульсные источники питания. Выбранный вами источник питания в конечном итоге зависит от ваших требований к эффективности, занимаемому месту, регулированию мощности, переходному времени отклика и стоимости.

Линейный регулируемый источник питания

Линейные регуляторы были предпочтительными источниками питания до 1970-х годов для преобразования переменного тока (AC) в устойчивый постоянный ток (DC) для электронных устройств. Хотя этот тип блока питания сегодня не используется так широко, он по-прежнему является лучшим выбором для приложений, требующих минимального уровня шума и пульсаций.

Они могут быть громоздкими, но источники питания с линейной стабилизацией бесшумны. (Источник изображения)

Как они работают

Основным компонентом, обеспечивающим работу линейного регулятора, является стальной или железный трансформатор. Этот преобразователь выполняет две функции:

Он действует как барьер, отделяющий вход переменного тока высокого напряжения от входа постоянного тока низкого напряжения, который также отфильтровывает любые помехи, попадающие в выходное напряжение.
Он снижает входное напряжение переменного тока со 115 В/230 В примерно до 30 В, которое затем можно преобразовать в постоянное напряжение постоянного тока.

Переменное напряжение сначала понижается трансформатором, а затем выпрямляется несколькими диодами. Затем оно сглаживается до низкого постоянного напряжения парой больших электролитических конденсаторов. Это низкое постоянное напряжение затем регулируется как постоянное выходное напряжение с помощью транзистора или интегральной схемы.

Вот блок питания с линейным стабилизатором. (Источник изображения)

Регулятор напряжения в линейном источнике питания действует как переменный резистор. Это позволяет изменять значение выходного сопротивления в соответствии с требованиями к выходной мощности. Поскольку регулятор напряжения постоянно сопротивляется току для поддержания напряжения, он также действует как рассеивающее устройство. Это означает, что полезная мощность постоянно теряется в виде тепла для поддержания постоянного уровня напряжения.

Трансформатор уже является крупным компонентом печатной платы (PCB). Из-за постоянной мощности и тепловыделения блоку питания с линейным регулятором потребуется радиатор. Только эти два компонента делают устройство очень тяжелым и громоздким по сравнению с небольшим форм-фактором импульсного источника питания.

Предпочитаемые приложения

Линейные стабилизаторы известны своей низкой эффективностью и большими размерами, но они обеспечивают бесшумное выходное напряжение. Это делает их идеальными для любого устройства, требующего высокой частоты и низкого уровня шума, например:

Схемы управления
Малошумящие усилители
Процессоры сигналов
Автоматизированное и лабораторное испытательное оборудование
Датчики и схемы сбора данных

Преимущества и недостатки

Источники питания с линейной стабилизацией могут быть громоздкими и неэффективными, но их низкий уровень шума идеально подходит для приложений, чувствительных к шуму. Некоторые преимущества и недостатки этой топологии, которые следует учитывать, включают:

Простое приложение. Линейные регуляторы могут быть реализованы в виде целого пакета и добавлены в схему только с двумя дополнительными фильтрующими конденсаторами. Это позволяет инженерам любого уровня подготовки с легкостью планировать и проектировать их с нуля.
Низкая стоимость. Если вашему устройству требуется выходная мощность менее 10 Вт, то затраты на компоненты и производство намного ниже по сравнению с импульсными источниками питания.
Низкий уровень шума/пульсаций. Линейные стабилизаторы имеют очень низкую пульсацию выходного напряжения и широкую полосу пропускания. Это делает их идеальными для любых чувствительных к шуму приложений, включая устройства связи и радио.

Недостатки

Ограниченная гибкость. Линейные регуляторы можно использовать только для понижения напряжения. Для источника питания переменного/постоянного тока трансформатор с выпрямлением и фильтрацией необходимо будет разместить перед линейным источником питания, что увеличит общие затраты и усилия.
Ограниченные результаты. Источники питания с линейной стабилизацией обеспечивают только одно выходное напряжение. Если вам нужно больше, вам нужно будет добавить отдельный линейный регулятор напряжения для каждого требуемого выхода.
Низкая эффективность. Среднее линейное регулируемое устройство достигает КПД 30-60% за счет рассеивания тепла.Это также требует добавления радиатора, который увеличивает размер и вес устройства.

В наше время энергоэффективных устройств низкий рейтинг эффективности линейного регулируемого источника питания может стать причиной сделки. Обычный блок питания с линейной стабилизацией будет работать с КПД около 60% при выходном напряжении 24 В. При потребляемой мощности 100 Вт вы теряете 40 Вт.

Прежде чем рассматривать возможность использования источника питания с линейной стабилизацией, мы настоятельно рекомендуем учитывать потери мощности на пути от входа к выходу. Вы можете быстро оценить эффективность линейного регулятора по следующей формуле:

Импульсный источник питания (SMPS)

Импульсные источники питания появились в 1970-х годах и быстро стали самым популярным способом подачи постоянного тока на электронные устройства. Что делает их такими замечательными? По сравнению с линейными регуляторами они отличаются высокой эффективностью и производительностью.

В стандартный адаптер переменного тока входит импульсный блок питания. (Источник изображения)

Как они работают

Импульсный источник питания регулирует выходное напряжение с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Этот процесс создает высокочастотный шум, но обеспечивает высокую эффективность при небольшом форм-факторе. При подключении к сети переменного тока 115 В или 230 В переменного тока сначала выпрямляются и сглаживаются набором диодов и конденсаторов, что обеспечивает высокое постоянное напряжение. Это высокое постоянное напряжение затем понижается с помощью небольшого ферритового трансформатора и набора транзисторов. Процесс понижения по-прежнему сохраняет высокую частоту переключения от 200 кГц до 500 кГц.

Низкое постоянное напряжение, наконец, преобразуется в постоянный постоянный ток с помощью другого набора диодов, конденсаторов и катушек индуктивности. Любая регулировка, необходимая для поддержания постоянного выходного напряжения, выполняется путем регулировки ширины импульса высокочастотного сигнала. Этот процесс регулирования работает через цепь обратной связи, которая постоянно отслеживает выходное напряжение и при необходимости регулирует коэффициент включения/выключения ШИМ-сигнала.

Вот импульсный блок питания, в котором деталей намного больше, чем в линейном. (Источник изображения)

Предпочитаемые приложения

Вы чаще всего найдете импульсные блоки питания, используемые в приложениях, где важны срок службы батареи и температура, например:

Электролиз, переработка отходов или применение топливных элементов
Двигатели постоянного тока, игровые автоматы, авиация и судостроение
Оборудование для исследований и разработок, производства и испытаний
Зарядка литий-ионных аккумуляторов, используемых в авиации и транспортных средствах.
Гальванопокрытие, анодирование и гальванопластика.

Преимущества и недостатки

Импульсные источники питания могут иметь более высокий КПД, чем линейные стабилизаторы, но их шум делает их плохим выбором для приложений радиосвязи и связи. Некоторые преимущества и недостатки этой топологии, которые следует учитывать, включают:

Малый форм-фактор. Понижающий трансформатор в SMPS работает на высокой частоте, что, в свою очередь, уменьшает его объем и вес. Это позволяет импульсному источнику питания иметь гораздо меньший форм-фактор, чем линейный стабилизатор.
Высокая эффективность. Регулирование напряжения в импульсном источнике питания осуществляется без отвода избыточного количества тепла. Эффективность SMPS может достигать 85–90%.
Гибкие приложения. Дополнительные обмотки могут быть добавлены к импульсному источнику питания, чтобы обеспечить более одного выходного напряжения. Импульсный источник питания с трансформаторной изоляцией также может обеспечивать выходное напряжение, которое не зависит от входного напряжения.

Недостатки

Сложный дизайн. По сравнению с линейными регуляторами планирование и проектирование импульсных источников питания обычно предназначено для специалистов по энергетике. Это не лучший выбор блока питания, если вы планируете разработать свой собственный без тщательного изучения или опыта.
Высокочастотный шум . Переключение МОП-транзистора в импульсном источнике питания приводит к появлению высокочастотных помех в выходном напряжении. Это часто требует использования радиочастотного экранирования и фильтров электромагнитных помех в устройствах, чувствительных к шуму.
Более высокая стоимость. Для более низкой выходной мощности 10 Вт или меньше дешевле использовать блок питания с линейной стабилизацией.

Источники питания с переключателями никуда не денутся, и их лучше всего использовать в приложениях, не чувствительных к шуму. Сюда входят такие устройства, как зарядные устройства для мобильных телефонов, двигатели постоянного тока и т. д.

Сравнение линейного регулятора и SMPS

Теперь мы собираемся провести окончательное сравнение между линейными регулируемыми и импульсными источниками питания при их параллельном сравнении. Некоторые из наиболее важных требований, которые необходимо учитывать, включая размер/вес, диапазон входного напряжения, рейтинг эффективности и уровень шума среди других факторов. Вот как это происходит:

Как спроектировать собственный источник питания В рамках этого блога невозможно объяснить, как спроектировать линейный регулируемый или импульсный источник питания. Тем не менее, есть несколько руководств, которыми мы хотели бы поделиться. Имейте в виду, что проектирование SMPS требует высокого уровня сложности и не рекомендуется для новичков в области проектирования электроники. Руководства по проектированию линейных регулируемых источников питания

Руководства по проектированию импульсных блоков питания

Питание включено Большинство электронных устройств в наши дни должны преобразовывать сеть переменного тока в стабильное выходное напряжение постоянного тока. Для этой цели следует рассмотреть две топологии: линейные регулируемые и импульсные источники питания. Линейное регулирование идеально подходит для приложений, требующих низкого уровня шума, в то время как импульсные источники питания лучше подходят для портативных устройств, где важно время автономной работы и эффективность. При принятии решения о том, какую топологию выбрать, всегда учитывайте требуемый рейтинг эффективности, форм-фактор, выходную стабилизацию и требования к шуму. Готовы спроектировать свой первый линейный регулируемый или импульсный источник питания? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно уже сегодня!

Возможно, вы слышали, что отключение неработающих электроприборов в вашем доме значительно экономит электроэнергию. Но по большей части это просто неправда. Неиспользуемые зарядные устройства для телефонов и адаптеры питания, вероятно, составляют менее 1% потребления энергии в жилых помещениях. (Те, кто утверждает, что это 5–10 %, смотрят на устаревшие исследования, проведенные до вступления в силу новых правил.)

Это означает, что большинство людей не могут сэкономить много электроэнергии, отключив настенные зарядные устройства. Гораздо лучше сначала заняться обогревом, охлаждением, освещением, прачечной и компьютером. Вы все это сделали? Хорошо. Теперь вы можете сэкономить около 0,5 % электроэнергии, потребляемой в домашних условиях, за счет резервного питания.

Современные правила во многих странах ограничивают мощность в режиме ожидания до 1 Вт или меньше, а в Калифорнии с 2007 года ограничение мощности внешних источников питания до 0,5 Вт. заставили свои продукты по всему миру соответствовать стандартам Калифорнии, независимо от того, где они продаются.

Существует три типа вещей, которые используют резервную мощность:

Устройства в режиме ожидания. Когда вы берете пульт дистанционного управления вашего телевизора и нажимаете «ВКЛ», телевизор уже должен получить немного сока, чтобы он мог принимать этот сигнал «ВКЛ» и реагировать на него. Он «ожидает», пока вы включите его с помощью пульта дистанционного управления. Другими вещами, которые потребляют энергию в режиме ожидания, потому что они ожидают ответа на нажатие кнопки, являются DVD-плееры, стереосистемы и микроволновые печи. Однако количество энергии, используемой в режиме ожидания в современных устройствах, ничтожно мало. Телевизоры, выпущенные с 2006 года, в режиме ожидания потребляют менее 1 Вт.
Подключаемые адаптеры. Это большие черные блоки, которые преобразуют переменный ток в постоянный. Некоторые из них потребляют некоторый ток, даже когда устройство, которое они питают, выключено (или, в случае с зарядными устройствами, даже когда телефон или устройство полностью заряжены). Если адаптер теплый даже при выключенном устройстве, он тратит немного электроэнергии, но обычно не много.
Устройства, которые всегда работают, даже если вы ими не пользуетесь. Приставки кабельного телевидения и цифровые видеорегистраторы всегда работают, даже если вы не смотрите телевизор, а игровые приставки всегда проверяют Интернет на наличие таких вещей, как новости и обновления программного обеспечения. Модели, выпущенные до 2013 года, потребляли много энергии в режиме ожидания, но современные потребляют гораздо меньше.

Большинство современных устройств потребляют не более 1 Вт в режиме ожидания, а многие из них потребляют менее 0,5 Вт. Но типичное американское домашнее хозяйство использует 11 040 кВтч в год. Таким образом, мощность в режиме ожидания для одного устройства составляет всего 0,08% от энергопотребления домохозяйства. Если в домохозяйстве есть двенадцать таких устройств, это все равно составляет менее 1% от всего использования домохозяйством. Итак, теперь вы понимаете, почему погоня за питанием в режиме ожидания обычно является пустой тратой времени, если вы еще не занялись обогревом, охлаждением, стиркой, освещением и компьютером.

Современные зарядные устройства разряжаются до нуля (или почти до нуля), когда к ним ничего не подключено. Даже зарядное устройство, потребляющее один ватт в режиме ожидания и постоянно подключенное к сети, будет потреблять всего около 1 доллара в год при средних тарифах на электроэнергию. А как насчет старых устройств и адаптеров?Они потребляют немного больше энергии в режиме ожидания, но эффект не так велик, если у вас их много. Если современное устройство, потребляющее 1 ватт в режиме простоя, стоит около 1 доллара в год, чтобы оставаться постоянно подключенным к сети, то более старое устройство, которое тратит впустую 10 ватт в режиме ожидания, стоит всего около 10 долларов в год. Это не лучший вариант для экономии.

О, но, может быть, вы слышали, что настоящим наказанием является оставление телефона подключенным к зарядному устройству после того, как он уже зарядился? После зарядки трех телефонов вместе они использовали всего 1 ватт. (Во время зарядки все три вместе потребляли 8 Вт.) Два из этих телефонов были более старыми моделями 2004 года.

Есть вещи, которые стоит отключить от сети, но это не зарядные устройства для телефонов. Вы сэкономите, отключив (или включив переключатель):

Приставки для кабельного телевидения и видеорегистраторы. Если они не относятся к моделям Energy Star и выпущены в 2013 году или позже, комбинация кабельного ТВ + DVR, вероятно, потребляет около 50 Вт мощности в режиме 24/7. Это примерно столько же, сколько у холодильника Energy Star.
Все, что имеет постоянно включенный свет (если только это не светодиод, что нормально).
Водяные насосы. Если у вас есть водяной насос, это, вероятно, не просто так, но по крайней мере установите для него таймер, чтобы он не работал круглосуточно и без выходных.

Как бороться с питанием в режиме ожидания

При покупке устройств обратите внимание на этикетку Energy Star. Продукты, одобренные Energy Star, практически не потребляют энергии в режиме ожидания.

Проверьте устройства, которые у вас уже есть, чтобы убедиться, что они потребляют слишком много энергии в режиме ожидания. Как узнать, потребляют ли ваши конкретные устройства энергию в режиме ожидания или нет? Измерьте это! Если они не используют много, то нет особого смысла выполнять описанные ниже шаги для борьбы с резервным питанием. Десять устройств, использующих 1 ватт в режиме ожидания, стоят всего около 1 доллара в месяц. для запуска, используя скорость выборки 15 центов/кВтч. Чтобы помочь рассчитать, сколько что-то стоит для запуска, вот полезный калькулятор: Нажмите здесь!

Отсоединяйте устройства и адаптеры, когда вы их не используете. Этот способ бесплатный, но неудобный. Если вам нужно удобство, вы можете получить его за несколько долларов, как показано в следующих пунктах:

Для одного или двух элементов используйте переключатель. Кликните сюда!

Для двух или более устройств, которые будут включаться или выключаться одновременно, используйте простую панель питания с выключателем. Кликните сюда!

Для нескольких устройств, которые вы хотите переключать по отдельности, приобретите удлинитель с отдельными переключателями. Кликните сюда!

Для компьютера, телевизора или стереосистемы вам может понадобиться смарт-полоса. Это специальный удлинитель, который автоматически отключает питание всех ваших дополнительных устройств, когда вы отключаете основное. (Например, выключите компьютер, и он автоматически отключит питание принтера и сканера. Выключите стереосистему, и она автоматически отключит питание проигрывателя компакт-дисков, кассетного проигрывателя и т. д.) Щелкните здесь!

Присоединяйтесь к более чем 250 000 частных и корпоративных клиентов, которые уже перешли на Verde Energy USA!

Читайте также: