Блок питания как назвать по другому

Обновлено: 06.07.2024

Термин «блок питания» на слуху, пожалуй, у всех. Считается очевидным, что он нужен для работы бытовой и промышленной аппаратуры. Но что скрывается в «черном ящике» (зачастую, в буквальном смысле), мало кто из пользователей задумывался хоть раз. А иногда такие знания бывают полезными.

Что такое блок питания и для чего нужен

Немногие потребители напрямую питается переменным напряжением 220 вольт. Большинству из них требуется постоянное напряжение определенного уровня – обычно, от 3,3 до 24 вольт. Блок питания - это преобразователь сетевого напряжения (будем называть его первичным) в постоянное напряжение (вторичное). В некоторых случаях в качестве первичного источника питания может выступать, например, бортовая сеть автомобиля или мотоцикла. В ней чаще всего используется напряжение 12 вольт (бывает и 6, и 24 вольта). Для некоторых потребителей этого достаточно. Некоторым нужно большее или меньшее напряжение. В этом случае используют повышающий или понижающий DC-DC преобразователь, который также представляет собой блок питания.

Еще под этим термином скрываются приборы, которые в быту называют зарядными устройствами. Их применяют большей частью для зарядки аккумуляторов мобильных устройств (или автомобилей), но они также являются блоками питания.

Виды БП их ключевые отличия плюсы и минусы

Разделить блоки питания на категории можно по разным критериям. Например, встроенные и переносные. Встроенные используются для питания только того устройства, частью которого они являются. Пример – БП телевизоров, компьютеров и т.п.

Техника с встроенными блоками часто имеет выводы для питания внешних устройств. Для этой цели служат, например USB-порты ПК (помимо функции передачи данных).

К переносным относятся источники питающих напряжений ноутбуков, мобильных телефонов, планшетов и т.п. От них можно осуществить энергоснабжение и других устройств – аналогичных или имеющие подходящие параметры по электропитанию.

Также можно разделить БП по первичному источнику (сетевые или автомобильные), по возможности регулирования, по наличию стабилизации и по другим критериям. Но все же главным различием, во многом определяющим потребительские качества и область применения источников, является их схемотехника.

Трансформаторные источники

Это самый традиционный источник вторичных напряжений, его схема отработана десятилетиями:

понижающий трансформатор;
выпрямитель;
сглаживающий фильтр;
стабилизатор - регулируемый или с фиксированным выходом (может отсутствовать);
выходной сглаживающий фильтр (если есть стабилизатор).

Схема такого источника несложна, в нем содержится немного элементов, дорогостоящие компоненты отсутствуют. Проблема лишь в массогабаритных показателях. С ростом выходной мощности потребуется более мощный трансформатор, который намотан на сердечнике из трансформаторного железа. Также с увеличением выходного тока появляются проблемы отведения тепла от диодов выпрямителя, решаемая применением громоздких металлических радиаторов. Для сглаживания пульсаций на мощной нагрузке требуются оксидные конденсаторы большей емкости, а это также рост габаритов и веса. Если для поддержания заданного напряжения применяется линейный стабилизатор, то на его регулируемом элементе падает большая мощность.

Все это привело к тому, что в настоящее время область применения таких БП значительно сузилась. Они применяются лишь в качестве маломощных источников, а также там, где предъявляются особые требования к чистоте выходного напряжения. Реально увидеть такой источник сейчас можно, пожалуй, только в старых телевизорах и звукотехнике производства прошлых лет.

Бестрансформаторные

Существует техническое решение, позволяющее несколько снизить вес традиционного источника. Вместо трансформатора применяется балластный резистор или емкость. На нем падает излишек напряжения.

У устроенного по подобному принципу БП есть существенные недостатки:

на балласте впустую рассеивается большая мощность;
выходное напряжение в отсутствие стабилизатора имеет ярко выраженную зависимость от нагрузки.

А самое главное – в такой схеме отсутствует гальваническая развязка от первичного источника, и все элементы блока находятся под полным сетевым напряжением относительно земли. Поэтому такие БП используются крайне редко, в качестве совсем уж дешевых зарядных устройств.

Импульсные

Самые распространенные источники питания для бытовой и промышленной техники – импульсные. Их выходная часть содержит все те же элементы, что и традиционные устройства:

трансформатор, преобразующий первичное напряжение во вторичное;
выпрямитель;
сглаживающий фильтр.

Принципиальное отличие от рассмотренной выше схемы состоит в том, что первичная обмотка трансформатора питается от напряжения относительно высокой частоты, а это ведет:

к уменьшению массы и габаритов трансформатора (его можно выполнить на ферритовом сердечнике);
снижению потребной емкости выходных конденсаторов.

Чтобы из сетевого напряжения частотой 50 Гц получить импульсы высокой частоты, используется специальный преобразователь – инвертор. Сначала сетевое напряжение выпрямляется до постоянного, а потом ключами инвертора нарезается на импульсы. Силовые элементы (обычно, транзисторы) работают в ключевом режиме, поэтому на них рассеивается относительно небольшая мощность.

Инвертор по отношению к трансформатору является первичным источником, поэтому возникает еще одно преимущество – стабилизировать напряжение на выходе можно воздействием на инвертор с помощью обратной связи. Цепи стабилизации получаются компактными и почти не потребляющими мощности. Минусы таких источников – сложная схемотехника и большое количество высокочастотных составляющих в выходном напряжении. Первый недостаток при токах уже выше 2..3 А нивелируется легкостью и компактностью. Второй в большинстве случаев несущественен.

Типы в зависимости от назначения

Большинство пользователей мало интересуется, по какой схеме собран их источник питания. И такой подход оправдан (за исключением, если БП бестрансформаторный – в этом случае полезно знать, что он представляет собой источник повышенной опасности). В быту источники делятся по другим критериям.

Мощные

Деление блоков питания на виды по мощности достаточно условно. Граница между мощными и маломощными источниками нормативной документацией не устанавливается. Условную границу по току можно провести на уровне 3..5 ампер, по мощности – 15-25 ватт. Все, что выше этой черты считается мощными блоками питания. Разграничение примерно проходит по БП для ноутбуков.

В быту к этому типу источников питающего напряжения относят, в том числе, сетевые преобразователи для светодиодных лент. Имея выходной уровень, например, 12 вольт, они могут обеспечивать ток и 10, и 20 ампер – в зависимости от исполнения (мощные БП часто выполняются с вентилятором принудительного охлаждения). Это составляет мощность 120 или 240 ватт.

Маломощные

К этому типу БП относятся зарядные устройства для мобильных гаджетов. Чаще всего они выдают ток до 2 ампер (при 5 вольтах мощность составит до 10 ватт). Этого достаточно для зарядки аккумуляторов в обычном режиме. Для реализации режима быстрой зарядки потребуется ток не менее 5 А. Также существуют источники на ток 0,5..1 А. Они малопригодны для восстановления запаса энергии телефона или планшета, но их назначение - зарядка беспроводных наушников или аккумуляторов для других маломощных устройств.

Ультратонкие

К этой категории относятся БП с толщиной от 12 до 20 мм при мощности до 200 ватт и до 35 мм при мощности до 400 ватт. Их удобно прятать в детали интерьера или применять в условиях ограниченного пространства. Такие источники нужны для обустройства рекламных вывесок, лайтбоксов и т.п.

Так выглядит ультратонкий импульсный источник питания.

Влагозащищенные

По степени защиты источники вторичных напряжений можно разделить на обычные и влагозащищенные. Чтобы определить, к какой категории относится источник, надо найти на его шильдике или в технической документации обозначение вида IP ZY, где Z – цифра от 0 до 6, обозначающая защиту от попадания внутрь твердых частиц, а вторая цифра Y (от 0 до 9) – защита от воды. Чем выше значение, тем выше защищенность. Так, IP20 означает, что БП никак не защищен от попадания воды, а IP 67 – что устройство выдержит погружение на глубину до 100 см на полчаса. Надо понимать, что за все надо платить, и, выбирая БП для применения в жилом помещении, нет экономического смысла приобретать прибор с высоким уровнем защищенности. Наоборот, источник, который предназначен для работы на улице, должен иметь уровень влагозащищенности хотя бы 3. Если класс защиты будет ниже, то БП проработает до первого дождя.

Если вместо одной из цифр обозначение IP содержит литеру X (например, IP2X), это означает, что устройство не сертифицировано по данной защите (хотя она может присутствовать).

С активным охлаждением

Мощные блоки питания часто выполняются с вентилятором для повышения эффективности отвода тепла. За счет этого несколько уменьшаются габариты радиаторов (и всего блока), но при работе такой БП издает заметный шум. Это надо учитывать при выборе источника вторичных напряжений для работы внутри помещений.

Основные характеристики для выбора

В первую очередь источники питания выбираются, прежде всего, по выходному напряжению – одному или нескольким необходимым.

Дальше надо определить, что будет первичным источником. Во многих случаях это бытовая сеть 220 вольт, но иногда надо запитать нагрузку от бортсети автомобиля или мотоцикла.

Далее надо обратить внимание на мощность источника питания в ваттах (или максимальный ток нагрузки в амперах). Если даже БП подойдет по напряжению, а выходной ток недостаточен, то обеспечить потребителя электроэнергией не получится. Напряжение, ток и мощность для постоянного тока связаны единой формулой:

P=U*I, где:

Как по параметрам подобрать блок питания для компьютера

Зная две величины, всегда можно вычислить третью.

Если выходная мощность (или ток) превышают потребную для имеющейся нагрузки, то БП использовать можно, но он будет дороже.

Потом надо определить и другие критерии, которые могут оказаться важными:

исполнение устройства;
разъем (могут понадобиться переходники или переделка);
другие параметры.

Что касается разъемов, в этом плане все стремится к упорядочиванию и стандартизации. Прошли те времена, когда каждый производитель оснащал свои БП собственным терминалом. Сейчас большую часть рынка занимают Lightning, MicroUSB и USB Type С. Последний тип терминала выглядит наиболее перспективным. Возможно, он и станет мировым стандартом.

Для наглядности рекомендуем серию тематических видеороликов.

Осознанный подход к выбору БП служит залогом долгой службы устройства. Если он подобран в соответствии с условиями работы, определять период работы будет только качество его изготовления.

Я понимаю, тема- дурдом. Но тем не менее.
Антимонопольщики зарубили наш аукцион - в списке были материнки, винты, видеоплаты и пр., сист.блоки - и комплектующие - клавиатуры, мыши и мониторы.
Велели делать по ним 3(!) отдельных аукциона. Причем сист.блок как запчасть их вполне устраивает.
Вопрос - как можно назвать комплектующие другим словом для заголовка аукциона?
Срочно.

Дело в том что комплектующие это то что является состовной частью одной большой детали, например, ОЗУ в материнке, А мониторы и клавиатуры и мышки, это все периферийные устройства, такие как принтеры факсы, тюнеры внешние, модемы внешние, то что не требует установки в системный блок .

Так что предлагаю назвать ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА !!

Периферия-то ТОЧНЯК идет другим списком. Нам надо одним, именно вместе с запчастями.
На хрена - не знаю, но юристы примчались, плачут.
Им еще с антимонопольным рулиться предстоит.

клавиатуры, мыши - устройства ввода информации
а мониторы всегда отдельно идут

я всё могу - дым в трубу загнать, пельмени разлепить. обращайтесь!

Не совсем понятно в чем тогда замешательство! Надо смотреть полностью условия тендера. Я не могу что то более существенное подсказать, придумайте тогда просто ЗАПЧАСТИ К ПК или что то в этом роде !

Ну вот я уж тоже сказала - "устройство ввода - клавиатура, устройство ввода - мышь и т.д."
Клава как запчасть не прошла, монитор тем более.

Блок питания – это устройство, которое используется для создания напряжения, необходимого для работы компьютера, из напряжения домашней электросети. В России блок питания (в дальнейшем просто БП) преобразует переменный электрический ток домашней электрической сети напряжением 220 В и частотой 50 Гц в заданный постоянный ток. В разных странах стандарты домашней электросети отличаются. В США, к примеру, в дома обычных жителей подаётся переменный ток напряжением 120 В и частотой 60 Гц.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

Виды блоков питания и их различия.

Существуют два основных вида блоков питания: трансформаторные и импульсные. Ниже будут рассмотрены их устройства и различия, а также преимущества и недостатки.

Трансформаторный блок питания и его устройство.

Этот вид блока питания является классическим и, одновременно, простейшим. Ниже представлена его схема с двухполероудным выпрямителем:

Важнейшим элементом этого вида БП является понижающий трансформатор (вместо которого может быть использован автотрансформатор). Первичная обводка этого элемента как раз и рассчитана на входящее сетевое напряжение. Ещё одна важная деталь такого БП – это выпрямитель. Он выполняет функцию преобразования переменного напряжения в однонаправленное и пульсирующее постоянное. В подавляющем большинстве случаев используются однополупериодный выпрямитель или двухполупериодный. Первый состоит из одного диода, а последний из четырёх диодов, которые образуют диодный мост. В некоторых случаях могут использоваться и другие схемы этого элемента, например, в трёхфазных выпрямителях или выпрямителях с удвоенным напряжением. Последней важной деталью трансформаторного БП является фильтр, который сглаживает пульсации, создающиеся выпрямителем. Обычно эта деталь представлена конденсатором с большой ёмкостью.

Габариты трансформатора. Из базовых законов электротехники выводится следующая формула:

В этой формуле n – это число витков на 1 вольт, f – частота переменного тока, S – площадь сечения магнитопровода, B – индукция магнитного поля в магнитопроводе.

Формула описывает не мгновенное значение, а амплитуду B!

Практически величина индукции магнитного поля (B) ограничена гистерезисом в сердечнике. Это приводит к перегревам трансформатора и потерям на перемагничивании.

Если частота переменного тока(f) равна 50 Гц, то изменяемыми параметрами при конструировании трансформатора остаются только S и n. На практике используется такая эвристика: n (в значении от 55 до 70) / S в см^2

Увеличение площади сечения магнитопровода (S) приводит к повышению габаритов и веса трансформатора. Если же понижать значение S то этим повышается значение n, что в трансформаторах небольшого размера приводит к снижению сечения провода (в противном случае обмотка не поместится на сердечнике)

При увеличении значения n и уменьшения площади сечения происходит значительное увеличении активного сопротивления обмотки. В трансформаторах с малой мощностью на это можно не обращать внимания, поскольку ток, проходящий через обмотку, невелик. Однако, при повышении мощности ток, проходящий через обмотку, увеличивается, а это вместе с высоким сопротивлением обмотки приводит к рассеиванию значительной тепловой мощности.

Всё вышесказанное приводит к тому, что стандартной частоте 50 Гц трансформатор большой мощности (необходимой для питания компьютера) может быть сконструирован только как устройство, имеющее большой вес и габариты.

В современных БП идут по другому пути – увеличивания значения f, которое достигается использованием импульсных блоков питания. Такие БП намного легче и в значительной степени меньше по габаритам, чем трансформаторные. Также импульсные БП не столь требовательны к входному напряжению и частоте.

Преимущества трансформаторных БП

Простота изделия;
Надёжность конструкции;
Доступность элементов;
Отсутствие создаваемых радиопомех.

Недостатки трансформаторных БП

Большой вес и габариты, которые увеличиваются вместе с мощностью;
Металлоёмкость;
Необходимость компромисса между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения.

Импульсный БП и его устройство.

Ниже представлена схема одноконтактного импульсного БП (эта схема является простейшей):

Фактически блоки питания импульсного вида являются инверторной системой. В этом БП входящая в него электроэнергия сначала выпрямляется (т. е. образуется постоянный электрический ток), а после этого преобразуется в прямоугольные импульсы определённой частоты и скважности. После этого эти прямоугольные импульсы на трансформатор (в случае если конструкция БП включает в себя гальваническую развязку) или же сразу на выходной ФНЧ (в случае если отсутствует гальваническая развязка). Из-за того, что в импульсных БП с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и в значительной степени снижается требование к сечению сердечника, в них могут применяться гораздо более малогабаритные трансформаторы чем в классических решениях.

В большинстве случаев сердечник трансформатора импульсного вида может быть выполнен из ферримагнитных материалов, в отличии от низкочастотных трансформаторах, в которых используется электротехническая сталь.

Стабилизация напряжения в импульсных блоках питания обеспечивается путём отрицательной обратной связи. Она позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне. Такая связь может быть сконструирована различными способами. В случае наличия в конструкции БП гальванической развязки чаще всего используют способ использования связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или же способ оптрона. Скважность на выходе ШИМ-контроллера зависит от сигнала обратной связи, который, в свою очередь, зависит от выходного напряжения. В том случае, если развязка в БП не предусмотрена, используется обычный резистивный делитель напряжения. Благодаря этому импульсные блоки питания могут поддерживать стабильное выходное напряжение.

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменный ток сети 220 В частотой 50 Гц (для России, в других странах используют иные уровни и частоты) в заданный постоянный ток.

Содержание

Трансформаторные БП

Схема простейшего трансформаторного БП c двухполупериодным выпрямителем

Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.

Габариты трансформатора

Существует формула, несложно выводимая из базовых законов электротехники (и даже уравнений Максвелла):

где n - число витков на 1 вольт (в левой части формулы стоит ЭДС одного витка, которая есть по уравнению Максвелла производная от магнитного потока, поток есть нечто в виде sin ( f * t ), в производной f выносится за скобку), f - частота переменного напряжения, S - площадь сечения магнитопровода, B - индукция магнитного поля в нем. Формула описывает амплитуду B, а не мгновенное значение.

Величина B на практике ограничена сверху возникновением гистерезиса в сердечнике, что приводит к потерям на перемагничивание и перегреву трансформатора.

Если принять, что f есть частота сети (50 Гц), то единственные два параметра, доступные для выбора при разработке трансформатора, есть S и n. На практике принята эвристика n = ( от 55 до 70 ) / S в см^2.

Увеличение S означает повышение габаритов и веса трансформатора. Если же идти по пути снижения S, то это означает повышение n, что в трансформаторе небольшого размера означает снижение сечения провода (иначе обмотка не поместится на сердечнике).

Увеличение n и снижение сечения означает сильное увеличение активного сопротивления обмотки. В маломощных трансформаторах, где ток через обмотку невелик, этим можно пренебречь, но с повышением мощности ток через обмотку растет и, при высоком сопротивлении обмотки, рассеивает на ней значительную тепловую мощность, что недопустимо.

Перечисленные выше соображения приводят к тому, что на частоте 50 Гц трансформатор большой (от десятков ватт) мощности может быть успешно реализован только как устройство большого габарита и веса (по пути повышения S и сечения провода со снижением n).

Потому в современных БП идут по другому пути, а именно по пути повышения f, т.е. переходу на импульсные блоки питания. Таковые блоки питания в разы легче (причем основная часть веса приходится на экранирующую клетку) и значительно меньше габаритами, чем классические. Кроме того, они не требовательны к входному напряжению и частоте.

Достоинства трансформаторных БП

Простота конструкции
Доступность элементной базы
Отсутствие создаваемых радиопомех (в отличие от импульсных, создающих помехи за счет гармонических составляющих)

Недостатки трансформаторных БП

Большой вес и габариты, особенно при большой мощности
Металлоёмкость
Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.

Импульсные БП

Принципиальная схема простейшего однотактного импульсного БП

Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной ФНЧ (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.

В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространенными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона. В зависимости от величины сигнала обратной связи (зависящему от выходного напряжения), изменяется скважность импульсов на выходе ШИМ-контроллера. Если развязка не требуется, то, как правило, используется простой резистивный делитель напряжения. Таким образом, блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Достоинства импульсных БП

Сравнимые по выходной мощности с линейными стабилизаторами соответствующие им импульсные стабилизаторы обладают следующими основными достоинствами:

Читайте также: