Преобразование электронного трансформатора в источник питания

Обновлено: 01.07.2024

Итак, вы определили, что ваше устройство работает на одном напряжении? Теперь вам нужен преобразователь напряжения или трансформатор, чтобы питать вас за границей, потому что для устройств с двойным напряжением требуется только переходник для штепсельной вилки. Итак, чтобы включить устройство с одним напряжением, необходимо учитывать несколько моментов. Эти устройства, как правило, более мощные, чем обычные устройства для путешествий с двумя источниками питания, поэтому для них потребуется мощный преобразователь.

Предупреждение. Имейте в виду, что многие преобразователи громоздки и тяжелы по сравнению с переходниками. Обычно их покупают люди, которые собираются в отпуск продолжительностью более недели или двух или переезжают в другую страну, взяв с собой самое ценное и надежное оборудование, без которого они просто не могут жить.

Вам необходимо знать мощность вашего устройства, чтобы определить подходящий преобразователь напряжения для покупки, поэтому посмотрите на этикетку вашего устройства, где указана буква W, чтобы получить эту информацию. Затем обязательно купите преобразователь с номинальной мощностью, которая в два-три раза выше, чем у устройства, которое вы планируете использовать, чтобы безопасно преобразовать.

Например, если мощность вашего устройства или устройства составляет 600 Вт, приобретите преобразователь или трансформатор на 1 200 Вт.

Если вы сомневаетесь, купите преобразователь с гораздо большей мощностью. Слишком много ватт не причинит вреда, но ваше устройство не будет работать, если их недостаточно.

Для устройств, которые требуют большой мощности при первом включении (телевизоры, электроинструменты, лазерные принтеры), приобретите преобразователь с мощностью, в ТРИ раза превышающей мощность вашего устройства. Таким образом, для безопасного и успешного преобразования инструменту мощностью 500 Вт требуется преобразователь мощностью 1 500 Вт.

У разных устройств разные потребности. Например: небольшая электробритва без нагрева должна работать с преобразователем напряжения мощностью 100 Вт. Однако для более крупных предметов, требующих тепла, таких как утюг, плойка или фен, вам понадобится более мощный преобразователь.

Не можете найти мощность на своем устройстве? Не волнуйтесь; это не всегда указано. Вместо этого на некоторых метках мощности указаны усилители, которые можно использовать для определения вашей мощности с помощью простого умножения. Итак, сначала найдите напряжение (V). Затем найдите усилители (A). Теперь умножьте их, чтобы получить ватты. В x А = Вт. Пример 110 В x 5 А = 550 Вт

Далее вам нужно выяснить, нужен ли вам повышающий или понижающий преобразователь.

Повышение и понижение. Таким образом, при переходе из региона 110 В с устройствами 110 В в регион 220 В вам понадобится понижающий преобразователь. И точно так же, если вы путешествуете из страны 220 В, скажем, в Америку, страну 110 В, вам нужно будет преобразовать, используя, как вы уже догадались, повышающий преобразователь. Легкий. И что еще лучше, есть много конвертеров, которые действуют как конвертер Step Up Step Down, поэтому вы можете отправиться куда угодно и использовать свое любимое устройство с этим универсальным преобразователем для путешествий. См. также шаг 6, в котором объясняются повышающие и понижающие преобразователи напряжения. Все наши преобразователи PowerSpark поддерживают технологию Step Up Step Down

Примечание. Многие сушилки для одежды и кондиционеры переменного тока в США используют напряжение 220 В. Наши преобразователи напряжения предназначены для преобразования устройств с напряжением 220 В за пределами США. Не покупайте преобразователь PowerSpark, если вам нужно преобразовать американскую сушилку на 220 В.

Трансформатор напряжения или преобразователь? См. Шаг 7, чтобы узнать, какой из них вам понадобится, или вы должны получить оба. А

Еще одно замечание по конвертации:

Регулятор напряжения:

В некоторых странах нестабильное напряжение. Если вы скептически относитесь к качеству источника питания в месте назначения, вам понадобится стабилизатор напряжения (также называемый стабилизатором напряжения или устройством защиты от перенапряжения), который будет безопасно стабилизировать напряжение во время преобразования. Все эти преобразователи PowerSpark DSR оснащены встроенным регулятором напряжения, поэтому убедитесь, что вы проверили свою мощность и внимательно изучили эти безопасные ставки, прежде чем отправиться в следующее приключение, если оно потребует дополнительной стабилизации.

Следующий шаг: Шаг 6. Нужен ли мне повышающий или понижающий преобразователь? Как перейти со 110 на 220 и с 220 на 110.

Введение
Шаг 1. Зачем нужно конвертировать?
Шаг 2. Где находится метка мощности?
Шаг 3. Является ли мое устройство одновольтным или двухвольтовым?
Шаг 4. Какой переходник/переходник мне нужен?
Шаг 5. Как выбрать преобразователь напряжения?
Шаг 6. Нужен ли мне повышающий или понижающий преобразователь? Как перейти со 110 на 220 и с 220 на 110.
Шаг 7. Нужен ли мне преобразователь напряжения или трансформатор напряжения?
Шаг 8. Важные советы по напряжению
Шаг 9. Глоссарий полезных терминов по напряжению
Шаг 10. Напряжение по регионам

*** ВАЖНО - ПРИ ВЫБОРЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МЫ ПРЕДЛАГАЕМ ВАМ ПРИОБРЕСТИ МОЩНОСТЬ, В 3 РАЗ БОЛЬШУЮ МОЩНОСТИ ИЗДЕЛИЯ, КОТОРОЕ ВЫ ПРЕОБРАЗУЕТЕ ***

Путешественники и экспаты нередко берут с собой за границу электронику и бытовую технику.Дилемма, конечно, заключается в том, почему ACUPWR работает: разница в стандартах напряжения и мощности по всему миру. Мы устраняем международные различия в напряжении с помощью высококачественных международных преобразователей мощности. Независимо от того, хотите ли вы использовать микроволновую печь на 120 В в стране, где стандартное напряжение составляет 220–240 В, или хотите перевезти за границу что-то гораздо более крупное, например холодильник или морозильник, ACUPWR поможет вам.

Линейка трансформаторов напряжения и преобразователей мощности ACUPWR доступна с различной мощностью от 100 Вт до 2500 Вт, и они соответствуют потребляемой мощности большинства бытовых приборов и электроники. Тем не менее, потребители не являются экспертами в таких вещах, как мощность, да и не должны быть экспертами.

С этой целью мы предоставили несколько таблиц ниже, которые помогут вам определить требования к мощности вашего устройства (или устройств) и требования к мощности вашего трансформатора ACUPWR.

Этот браузер не поддерживает файлы PDF. Пожалуйста, загрузите PDF-файл, чтобы просмотреть его: Скачать PDF

Вот несколько советов по использованию этих диаграмм:

Шаг 1. Проверьте свое устройство

Убедитесь, что ваше устройство работает на одном напряжении. Для устройств с двойным напряжением питания просто требуется переходник.

Шаг второй: определите мощность ваших устройств

Для этого просто найдите букву "W" на этикетке вашего устройства. Это поможет вам определить, какой трансформатор вам нужен. Если устройство на 300 Вт, то вам нужно будет купить трансформатор, который тоже на 300 Вт.

Другие компании заявляют, что максимальная мощность трансформатора напряжения должна быть равна или превышать номинальную мощность вашего устройства, умноженную на два. Вам не нужно играть в эту игру с продуктами ACUPWR Tru-Watts™ — наши международные преобразователи мощности безопасны для непрерывного использования при 120% заявленной мощности. То, что вы видите, это то, что вы получаете, и вам нужно купить только то, что вам нужно.

Шаг третий: определение общей потребляемой мощности

Если вы перемещаете более одного устройства и используете один трансформатор ACUPWR для всех из них, вам необходимо рассчитать общую рабочую (непрерывную) мощность этих устройств. Имейте в виду, что если вы планируете использовать глобальный сетевой фильтр (GSP), это должна быть модель ACUPWR AS6WWK. Использование GSP другого производителя приведет к аннулированию гарантии ACUPWR.

Шаг четвертый: определите свои потребности в конверсии

В США и Канаде (и на многих Карибских островах) стандартное напряжение составляет 110–120 В. Если вы едете в другую часть мира, где напряжение составляет 220–240 вольт, что на самом деле является нормой в большинстве стран, и вы планируете взять с собой 120-вольтовый прибор, вам понадобится понижающий преобразователь напряжения. . Понижающий трансформатор может преобразовать 220–240 вольт в 110–120 вольт. Вам понадобится понижающий трансформатор напряжения, если вы отправляетесь в страну, где стандарты мощности выше, чем у ваших электроприборов.

И наоборот, для доставки в США или Канаду приборов, работающих от напряжения 220–110 В, требуется повышающий преобразователь напряжения, который может преобразовать 110–120 В в 220–240 В. Вам понадобится повышающий трансформатор, если вы отправляетесь в любую страну со стандартом мощности, который ниже, чем у ваших приборов.

В мире существует множество различных стандартов электропитания. Чтобы определить, с каким напряжением вы будете иметь дело, найдите пункт назначения в списке мировых стандартов электропитания, чтобы узнать о напряжении, а также о типах вилок. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с записью в нашем блоге об истории стандартов питания и типов вилок!

Познакомьтесь с нашей коллекцией международных преобразователей напряжения и переходников сегодня, чтобы найти то, что вам нужно! Если у нас его нет, мы можем его создать. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы получить рекомендации или подробную информацию о наших услугах по изготовлению трансформаторов напряжения на заказ.

Источник питания — это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, например, от электросети, в значения напряжения и тока, необходимые для питания нагрузки, такой как двигатель или электронное устройство.< /p>

Задачей блока питания является питание нагрузки надлежащим напряжением и током. Ток должен подаваться контролируемым образом — и с точным напряжением — к широкому диапазону нагрузок, иногда одновременно, не позволяя изменениям входного напряжения или других подключенных устройств влиять на выход.

Источник питания может быть внешним, что часто встречается в таких устройствах, как ноутбуки и зарядные устройства для телефонов, или внутренним, например в более крупных устройствах, таких как настольные компьютеры.

Источник питания может быть регулируемым или нерегулируемым. В регулируемом источнике питания изменения входного напряжения не влияют на выходное.С другой стороны, в нерегулируемом источнике питания выход зависит от любых изменений на входе.

Единственное, что объединяет все блоки питания, это то, что они берут электроэнергию от источника на входе, каким-то образом преобразуют ее и передают на нагрузку на выходе.

Мощность на входе и выходе может быть переменного тока (AC) или постоянного тока (DC):

Постоянный ток (DC) возникает, когда ток течет в одном постоянном направлении. Обычно это происходит от батарей, солнечных элементов или преобразователей переменного тока в постоянный. Постоянный ток является предпочтительным типом питания для электронных устройств.
Переменный ток (AC) возникает, когда электрический ток периодически меняет свое направление. Переменный ток — это метод, используемый для доставки электроэнергии по линиям электропередачи в дома и на предприятия.

Поэтому, если переменный ток используется в вашем доме, а постоянный ток необходим для зарядки телефона, вам понадобится блок питания переменного/постоянного тока, чтобы преобразовывать поступающее переменное напряжение. от электросети к напряжению постоянного тока, необходимому для зарядки аккумулятора вашего мобильного телефона.

Что такое переменный ток (AC)

Первым шагом при проектировании любого источника питания является определение входного тока. И в большинстве случаев источником входного напряжения электросети является переменный ток.

Типичной формой волны переменного тока является синусоида (см. рис. 1).`

Рисунок 1. Форма волны переменного тока и основные параметры

Есть несколько показателей, которые необходимо учитывать при работе с блоком питания переменного тока:

Пиковое напряжение/ток: максимальное значение амплитуды, которое может достичь волна.
Частота. Количество циклов волны в секунду. Время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом.
Среднее напряжение/ток: среднее значение всех точек, которые принимает напряжение в течение одного цикла. В чисто переменном токе без наложенного постоянного напряжения это значение будет равно нулю, поскольку положительная и отрицательная половины компенсируют друг друга.
Среднеквадратичное значение напряжения/тока: оно определяется как квадратный корень из среднего за один цикл квадрата мгновенного напряжения. В чистой синусоидальной волне переменного тока ее значение можно рассчитать с помощью уравнения (1): $$V_ \over \sqrt 2 $$
Его также можно определить как эквивалентную мощность постоянного тока, необходимую для получения того же эффекта нагрева. Несмотря на сложное определение, он широко используется в электротехнике, поскольку позволяет найти действующее значение переменного напряжения или тока. Из-за этого его иногда обозначают как V_AC.
Фаза: угловая разница между двумя волнами. Полный цикл синусоиды делится на 360°, начиная с 0°, с пиками на 90° (положительный пик) и 270° (отрицательный пик) и дважды пересекая начальную точку, на 180° и 360°. Если две волны нанесены вместе, и одна волна достигает своего положительного пика в то же время, когда другая достигает своего отрицательного пика, то первая волна будет иметь угол 90°, а вторая волна будет иметь угол 270°; это означает, что разность фаз составляет 180°. Эти волны считаются противофазными, так как их значения всегда будут иметь противоположные знаки. Если разность фаз равна 0 °, мы говорим, что две волны совпадают по фазе.

Переменный ток (AC) — это способ передачи электроэнергии от генерирующих объектов к конечным потребителям. Он используется для передачи электроэнергии, поскольку в процессе транспортировки электричество необходимо несколько раз преобразовать.

Электрические генераторы производят напряжение около 40 000 В или 40 кВ. Затем это напряжение повышается до значений от 150 кВ до 800 кВ, чтобы снизить потери мощности при передаче электрического тока на большие расстояния. Как только он достигает места назначения, напряжение снижается до 4–35 кВ. Наконец, прежде чем ток достигнет отдельных пользователей, он снижается до 120 В или 240 В, в зависимости от местоположения.

Все эти изменения напряжения были бы либо сложными, либо очень неэффективными для постоянного тока (DC), поскольку линейные трансформаторы зависят от колебаний напряжения для передачи и преобразования электрической энергии, поэтому они могут работать только с переменным током (AC).

Линейный и импульсный источник питания переменного/постоянного тока

Линейный источник питания переменного/постоянного тока

Линейный блок питания переменного/постоянного тока имеет простую конструкцию.

При использовании трансформатора входное напряжение переменного тока (AC) снижается до значения, более подходящего для предполагаемого применения. Затем пониженное напряжение переменного тока выпрямляется и преобразуется в напряжение постоянного тока, которое фильтруется для дальнейшего улучшения качества сигнала (рис. 2).

Рисунок 2. Блок-схема линейного блока питания переменного/постоянного тока

Конструкция традиционного линейного источника питания переменного/постоянного тока с течением времени развивалась, улучшаясь с точки зрения эффективности, диапазона мощности и размера, но эта конструкция имеет некоторые существенные недостатки, которые ограничивают ее интеграцию.

Огромным ограничением линейного источника питания переменного/постоянного тока является размер трансформатора. Поскольку входное напряжение преобразуется на входе, необходимый трансформатор должен быть очень большим и, следовательно, очень тяжелым.

На низких частотах (например, 50 Гц) необходимы большие значения индуктивности для передачи большого количества энергии от первичной обмотки к вторичной. Это требует больших сердечников трансформатора, что делает миниатюризацию этих источников питания практически невозможной.

Другим ограничением линейных источников питания переменного/постоянного тока является стабилизация напряжения большой мощности.

В линейном источнике питания переменного/постоянного тока используются линейные стабилизаторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают любую дополнительную энергию в виде тепла. При малой мощности особых проблем не представляет. Однако при высокой мощности тепло, которое регулятор должен рассеивать для поддержания постоянного выходного напряжения, очень велико, и для этого потребуется установка очень больших радиаторов.

Переключение источника питания переменного/постоянного тока

Новая методология проектирования была разработана для решения многих проблем, связанных с проектированием линейных или традиционных источников питания переменного/постоянного тока, включая размер трансформатора и регулирование напряжения.

Импульсные источники питания теперь возможны благодаря развитию полупроводниковых технологий, особенно благодаря созданию мощных MOSFET-транзисторов, которые могут включаться и выключаться очень быстро и эффективно, даже при наличии больших напряжений и токов.< /p>

Переключаемый источник питания переменного/постоянного тока позволяет создавать более эффективные преобразователи энергии, которые больше не рассеивают избыточную мощность.

Источники питания переменного/постоянного тока, разработанные с использованием импульсных преобразователей мощности, называются импульсными источниками питания. Импульсные блоки питания переменного/постоянного тока имеют несколько более сложный метод преобразования мощности переменного тока в постоянный.

При переключении источников питания переменного тока входное напряжение больше не снижается; скорее, он выпрямляется и фильтруется на входе. Затем постоянное напряжение проходит через прерыватель, который преобразует напряжение в последовательность высокочастотных импульсов. Наконец, волна проходит через еще один выпрямитель и фильтр, который преобразует ее обратно в постоянный ток (DC) и устраняет любую оставшуюся составляющую переменного тока (AC), которая может присутствовать перед достижением выхода (см. рис. 3).

При работе на высоких частотах индуктор трансформатора способен передавать больше мощности, не достигая насыщения, а это означает, что сердечник может становиться все меньше и меньше. Таким образом, трансформатор, используемый при переключении источников питания переменного/постоянного тока для уменьшения амплитуды напряжения до заданного значения, может иметь размер в несколько раз меньше трансформатора, необходимого для линейного источника питания переменного/постоянного тока.

Рисунок 3. Блок-схема импульсного блока питания переменного/постоянного тока

Как и следовало ожидать, у этого нового метода проектирования есть некоторые недостатки.

Переключение преобразователей мощности переменного/постоянного тока может создавать значительный уровень шума в системе, который необходимо устранить, чтобы исключить его присутствие на выходе. Это создает потребность в более сложной схеме управления, что, в свою очередь, усложняет конструкцию. Тем не менее, эти фильтры состоят из компонентов, которые можно легко интегрировать, поэтому это не оказывает существенного влияния на размер блока питания.

Трансформаторы меньшего размера и повышенная эффективность регулятора напряжения при переключении источников питания переменного/постоянного тока являются причиной того, что теперь мы можем преобразовывать переменное напряжение 220 В со среднеквадратичным значением в напряжение постоянного тока 5 В с помощью преобразователя мощности, который умещается на ладони.

В таблице 1 приведены различия между линейными и импульсными источниками питания переменного/постоянного тока.

Таблица 1. Линейные и импульсные источники питания

Однофазные и трехфазные источники питания

Источник переменного тока (AC) может быть однофазным или трехфазным:

Трехфазный источник питания состоит из трех проводников, называемых линиями, по каждому из которых протекает переменный ток (AC) той же частоты и амплитуды напряжения, но с относительной разницей фаз 120°, или одной трети цикл (см. рис. 4). Эти системы наиболее эффективны при подаче больших объемов электроэнергии и поэтому используются для доставки электроэнергии от генерирующих объектов в дома и на предприятия по всему миру.
Однофазный источник питания является предпочтительным методом подачи тока в отдельные дома или офисы, чтобы равномерно распределить нагрузку между линиями.При этом ток течет от питающей линии через нагрузку, затем обратно по нулевому проводу. Этот тип питания используется в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий. Однофазные системы не могут передавать столько энергии на нагрузку и более подвержены перебоям в подаче электроэнергии, но однофазное питание также позволяет использовать гораздо более простые сети и устройства.

Рисунок 4. Форма сигнала трехфазного источника питания переменного тока

Существует две конфигурации для передачи электроэнергии через трехфазный источник питания: конфигурация треугольника $(\Delta)$ и звезда (Y), которые также называются треугольником и звездой соответственно.

Основное различие между этими двумя конфигурациями заключается в возможности добавления нейтрального провода (см. рис. 5).

Соединения треугольником обеспечивают большую надежность, но соединения Y могут обеспечивать два разных напряжения: фазное напряжение, которое представляет собой однофазное напряжение, подаваемое в дома, и линейное напряжение для питания больших нагрузок. Связь между фазным напряжением (или фазным током) и линейным напряжением (или линейным током) в Y-конфигурации заключается в том, что амплитуда линейного напряжения (или тока) в √3 раза больше, чем амплитуда фазы.

Поскольку стандартная система распределения электроэнергии должна подавать питание как к трехфазным, так и к однофазным системам, большинство сетей распределения электроэнергии имеют три линии и нейтраль. Таким образом, как дома, так и промышленное оборудование могут быть подключены к одной и той же линии электропередачи. Таким образом, конфигурация Y чаще всего используется для распределения электроэнергии, тогда как конфигурация треугольника обычно используется для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.

Рис. 5. Трехфазные конфигурации Y и Delta

Напряжение, при котором электросеть поставляет своим пользователям однофазную электроэнергию, имеет различные значения в зависимости от географического положения. Вот почему очень важно проверить диапазон входного напряжения блока питания перед его покупкой или использованием, чтобы убедиться, что он предназначен для работы в электросети вашей страны. В противном случае вы можете повредить блок питания или подключенное к нему устройство.

В таблице 2 сравниваются напряжения сети в разных регионах мира.

*В Японии есть две частоты в национальной сети из-за того, что электрификация началась в конце 19 века. В западном городе Осака поставщики электроэнергии закупили генераторы на 60 Гц в США, а в Токио, на востоке Японии, они купили немецкие генераторы на 50 Гц. Обе стороны отказались менять свою частоту, и по сей день в Японии все еще есть две частоты: 50 Гц на востоке и 60 Гц на западе.

Как упоминалось ранее, трехфазное питание используется не только для транспорта, но и для питания больших нагрузок, таких как электродвигатели или зарядка больших аккумуляторов. Это связано с тем, что параллельное питание в трехфазных системах может передавать гораздо больше энергии на нагрузку и может делать это более равномерно из-за перекрытия трех фаз (см. рис. 6).

Рисунок 6. Передача электроэнергии в однофазной (слева) и трехфазной (справа) системах

Например, при зарядке электромобиля количество энергии, которое вы можете передать аккумулятору, определяет скорость его зарядки.

Однофазные зарядные устройства подключаются к сети переменного тока (AC) и преобразуются в постоянный ток (DC) внутренним преобразователем переменного тока в постоянный (также называемым бортовым зарядным устройством). Мощность этих зарядных устройств ограничена сетью и розеткой переменного тока.

Ограничение зависит от страны, но обычно составляет менее 7 кВт для розетки на 32 А (в ЕС 220 x 32 А = 7 кВт). С другой стороны, трехфазные источники питания преобразуют мощность переменного тока в постоянный извне и могут передавать более 120 кВт на батарею, обеспечивая сверхбыструю зарядку.

Обзор

Источники питания переменного/постоянного тока повсюду. Основная задача источника питания переменного/постоянного тока заключается в преобразовании переменного тока (AC) в стабильное напряжение постоянного тока (DC), которое затем можно использовать для питания различных электрических устройств.

Переменный ток используется для передачи электроэнергии по всей электрической сети, от генераторов до конечных потребителей. Цепь переменного тока (AC) может быть сконфигурирована как однофазная или трехфазная система. Однофазные системы проще и могут обеспечить мощность, достаточную для питания всего дома, но трехфазные системы могут обеспечить гораздо большую мощность более стабильным образом, поэтому они часто используются для подачи электроэнергии в промышленных целях.

Разработка эффективного источника питания переменного/постоянного тока — непростая задача, поскольку современные рынки требуют мощных, чрезвычайно эффективных и миниатюрных источников питания, способных поддерживать эффективность в широком диапазоне нагрузок.

Методы проектирования источников питания переменного/постоянного тока со временем менялись. Линейные блоки питания переменного/постоянного тока ограничены по размеру и эффективности, поскольку они работают на низких частотах и регулируют выходную температуру, рассеивая избыточную энергию в виде тепла. Напротив, импульсные источники питания стали чрезвычайно популярными, поскольку в них используются импульсные стабилизаторы для преобразования переменного тока в постоянный. Импульсные блоки питания работают на более высоких частотах и преобразовывают электроэнергию намного эффективнее, чем в предыдущих конструкциях, что позволило создать мощные блоки питания переменного/постоянного тока размером с ладонь.

Существует множество типов источников питания. Большинство из них предназначены для преобразования электроэнергии из сети переменного тока высокого напряжения в подходящее низкое напряжение для электронных схем и других устройств. Блок питания можно разбить на ряд блоков, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Например, регулируемый источник питания 5 В:

- понижает сеть переменного тока высокого напряжения до переменного тока низкого напряжения. - преобразует переменный ток в постоянный, но выход постоянного тока меняется. - сглаживает постоянный ток от сильно меняющегося до небольшой пульсации. - устраняет пульсации, устанавливая выход постоянного тока на фиксированное напряжение.

Блоки питания из этих блоков описаны ниже с принципиальной схемой и графиком их выходной мощности:

Только трансформатор

Выход переменного тока низкого напряжения подходит для ламп, обогревателей и специальных двигателей переменного тока. Он не подходит для электронных схем, если они не содержат выпрямитель и сглаживающий конденсатор.

Трансформатор + Выпрямитель

Различный выход постоянного тока подходит для ламп, обогревателей и стандартных двигателей. Он не подходит для электронных схем, если они не содержат сглаживающий конденсатор.

Трансформатор + Выпрямитель + Сглаживание

Плавный выход постоянного тока имеет небольшую пульсацию. Он подходит для большинства электронных схем.

Трансформатор + Выпрямитель + Сглаживание + Регулятор

Регулируемый выход постоянного тока очень плавный, без пульсаций. Он подходит для всех электронных схем.

Трансформер

Трансформаторы преобразуют электричество переменного тока из одного напряжения в другое с небольшой потерей мощности. Трансформаторы работают только с переменным током, и это одна из причин, почему в сети используется переменный ток.

Повышающие трансформаторы повышают напряжение, понижающие трансформаторы снижают напряжение. В большинстве блоков питания используется понижающий трансформатор для снижения опасно высокого сетевого напряжения (230 В в Великобритании) до более безопасного низкого напряжения.

Трансформаторы потребляют очень мало энергии, поэтому выходная мощность (почти) равна входной мощности. Обратите внимание, что при снижении напряжения ток увеличивается.

Входная катушка называется первичной, а выходная — вторичной. Между двумя катушками нет электрической связи, вместо этого они связаны переменным магнитным полем, создаваемым в сердечнике трансформатора из мягкого железа. Две линии в середине символа цепи представляют ядро.

Обозначение цепи трансформатора

Коэффициент оборотов

Соотношение числа витков на каждой катушке, называемое соотношением витков, определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большое количество витков на первичной (входной) обмотке, которая подключена к сети высокого напряжения, и небольшое количество витков на вторичной (выходной) обмотке, обеспечивающей низкое выходное напряжение.

отношение оборотов =	Vp	=	Np
	Vs		Ns

выходная мощность = входная мощность

Vs × Is = Vp × Ip

Vp = первичное (входное) напряжение
Np = число витков первичной обмотки
Ip = первичный (входной) ток

Vs = вторичное (выходное) напряжение
Ns = количество витков вторичной обмотки
Is = вторичный (выходной) ток

Дополнительную информацию об источниках питания и трансформаторах можно найти на веб-сайте Electronics in Meccano.

Выпрямитель

Существует несколько способов подключения диодов для создания выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный. Мостовой выпрямитель является наиболее важным, и он производит двухполупериодный переменный постоянный ток. Двухполупериодный выпрямитель также можно сделать всего из двух диодов, если используется трансформатор с центральным отводом, но этот метод редко используется сейчас, когда диоды стали дешевле. Одиночный диод можно использовать в качестве выпрямителя, но он использует только положительные (+) части волны переменного тока для создания полуволны переменного постоянного тока.

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель может быть изготовлен с использованием четырех отдельных диодов, но он также доступен в пакетах, содержащих четыре необходимых диода. Он называется двухполупериодным выпрямителем, поскольку использует всю волну переменного тока (как положительную, так и отрицательную секции).Переменные пары диодов проводят, это меняется в соединениях, поэтому переменные направления переменного тока преобразуются в одно направление постоянного тока.

В мостовом выпрямителе расходуется 1,4 В, поскольку на каждом проводящем диоде напряжение составляет 0,7 В, а проводящих диодов всегда два, как показано на схеме.

Мостовые выпрямители оцениваются по максимальному току, который они могут пропустить, и максимальному обратному напряжению, которое они могут выдержать. Их номинальное напряжение должно как минимум в три раза превышать действующее значение напряжения источника питания, чтобы выпрямитель мог выдерживать пиковые напряжения. Пожалуйста, посетите страницу Диоды для более подробной информации, включая изображения мостовых выпрямителей.

Мостовой выпрямитель

Выход: двухполупериодный изменяющийся постоянный ток
(используется вся волна переменного тока)

Выпрямитель с одним диодом

Одиночный диод можно использовать в качестве выпрямителя, но он создает постоянное напряжение полуволны, которое имеет промежутки, когда переменное напряжение отрицательное. Трудно сгладить это достаточно хорошо для питания электронных схем, если только они не требуют очень малого тока, чтобы сглаживающий конденсатор не разряжался значительно во время промежутков. Пожалуйста, посетите страницу Диоды для некоторых примеров выпрямительных диодов.

Выпрямитель с одним диодом

Выход: полуволна переменного постоянного тока
(используется только половина волны переменного тока)

Сглаживание

Сглаживание выполняется с помощью электролитического конденсатора большой емкости, подключенного к источнику постоянного тока, который действует как резервуар, подавая ток на выход, когда переменное постоянное напряжение от выпрямителя падает. На диаграмме показаны несглаженный переменный DC (пунктирная линия) и сглаженный DC (сплошная линия). Конденсатор быстро заряжается вблизи пика переменного постоянного тока, а затем разряжается, подавая ток на выход.

Обратите внимание, что сглаживание значительно увеличивает среднее напряжение постоянного тока почти до пикового значения (1,4 × среднеквадратичное значение). Например, переменный ток со среднеквадратичным значением 6 В выпрямляется до двухполупериодного постоянного тока со среднеквадратичным значением около 4,6 В (1,4 В теряется в мостовом выпрямителе), при сглаживании это значение увеличивается почти до пикового значения, что дает 1,4 × 4,6 = 6,4 В постоянного тока.

Сглаживание не идеально из-за того, что напряжение на конденсаторе немного падает по мере его разрядки, что приводит к небольшим пульсациям напряжения. Для многих цепей удовлетворительными являются пульсации, составляющие 10 % напряжения питания, и приведенное ниже уравнение дает требуемое значение для сглаживающего конденсатора. Конденсатор большей емкости даст меньше пульсаций. Значение конденсатора должно быть удвоено при сглаживании полуволны постоянного тока.

Сглаживающий конденсатор C для пульсаций 10 %:

C =	5 × Io
	Против × f

Дополнительную информацию о сглаживании можно найти на веб-сайте Electronics in Meccano.

Регулятор

ИС стабилизатора напряжения доступны с фиксированным (обычно 5, 12 и 15 В) или регулируемым выходным напряжением. Они также оцениваются по максимальному току, который они могут пропустить. Доступны стабилизаторы отрицательного напряжения, в основном для использования в двойных источниках питания. Большинство стабилизаторов имеют некоторую автоматическую защиту от чрезмерного тока («защита от перегрузки») и перегрева («тепловая защита»).

Многие микросхемы стабилизаторов напряжения с фиксированным напряжением имеют 3 вывода и выглядят как силовые транзисторы, например стабилизатор 7805 +5 В 1 А, показанный справа. В них есть отверстие для крепления радиатора, если это необходимо.

Дополнительную информацию об
ИС регуляторов напряжения можно найти на веб-сайте
Electronics in Meccano.

Регулятор стабилитрона

Для слаботочных источников питания можно сделать простой стабилизатор напряжения с резистором и стабилитроном, подключенными в обратном порядке, как показано на схеме. Стабилитроны оцениваются по напряжению пробоя Vz и максимальной мощности Pz (обычно 400 мВт или 1,3 Вт).

Резистор ограничивает ток (как светодиодный резистор). Ток через резистор постоянный, поэтому при отсутствии выходного тока весь ток протекает через стабилитрон, и его номинальная мощность Pz должна быть достаточно большой, чтобы выдержать это.

Дополнительную информацию о стабилитронах см. на странице "Диоды".

стабилитрон
a = анод, k = катод

Выбор стабилитрона и резистора

Вот шаги по выбору стабилитрона и резистора:

Напряжение стабилитрона Vz — это требуемое выходное напряжение.
Входное напряжение Vs должно быть на несколько вольт больше, чем Vz
(чтобы учесть небольшие колебания Vs из-за пульсаций)
Максимальный ток Imax — это требуемый выходной ток плюс 10 %.
Мощность стабилитрона Pz определяется максимальным током: Pz > Vz × Imax
Сопротивление резистора: R = (Vs - Vz) / Imax
Номинальная мощность резистора: P > (Vs - Vz) × Imax

В примере показано, как использовать эти шаги для выбора стабилитрона и резистора с подходящими значениями и номинальной мощностью.

Например

Если требуемое выходное напряжение 5 В, а выходной ток 60 мА:

Vz = 4,7 В (ближайшее доступное значение)
Vs = 8 В (на несколько вольт больше, чем Vz)
Imax = 66 мА (ток плюс 10%)
Pz > 4,7 В × 66 мА = 310 мВт, выберите Pz = 400 мВт.
R = (8–4,7 В) / 66 мА = 0,05 кОм = 50,
выберите R = 47
Номинальная мощность резистора P > (8–4,7 В) × 66 мА = 218 мВт, выберите P = 0,5 Вт.

Двойные поставки

Некоторым электронным схемам требуется источник питания с положительным и отрицательным выходами, а также нулевое напряжение (0 В). Это называется «двойным питанием», поскольку оно похоже на два обычных источника питания, соединенных вместе, как показано на схеме.

Двойные источники питания имеют три выхода, например источник питания ±9 В имеет выходы +9 В, 0 В и -9 В.

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Хостом этого веб-сайта является компания Freethought, и я рад порекомендовать их за хорошую цену и отличное обслуживание клиентов.

Читайте также: