Проектирование внутреннего электроснабжения: Проектирование внутреннего электроснабжения зданий

Проектирование систем внутреннего и сетей внешнего энергоснабжения в СПб.

Компания ЭнергоКонсалт уже много лет выполняет работы по проектированию систем внутреннего электроснабжения и сетей внешнего энергоснабжения объектов, расположенных на территории Санкт-Петербурга. Нами накоплен обширный опыт проектирования и согласования сетей электроснабжения производственных, коммерческих и жилых объектов.

Проект электроснабжения — это пакет технической документации, в которой приводится схема системы электроснабжения объекта и подробные расчеты. Он включает:

• общую схему электроустановки с узлом учёта электроэнергии;
• схемы аварийного и дежурного освещения;
• сети гарантированного электроснабжения;
• планы питания всех электроприемников и систем электроустановки;
• расчеты нагрузок, защиты линии при коротком замыкании, потерь напряжения, токов утечки, системы заземления и т. д.;
• пояснительную записку к проекту;
• спецификации материалов и оборудования.

После подготовки всех документов проводятся работы по согласованию проекта электроснабжения в кабельной сети, службе транспорта электроэнергии Ленэнерго, сбытовой компании, Ростехнадзоре и т. д. По проектам внешнего электроснабжения получаются согласования собственников территорий, организаций, эксплуатирующих пересекаемые сети (ГУП ТЭК, ПетербургГаз, Ростелеком, …), а также районного архитектора и ОПС КГА.

Следует иметь в виду, что проектирование систем электроснабжения — один из наиболее ответственных этапов при подключении электроустановки к сетям или при существенном изменении схемы электроснабжения, например, при получении дополнительной электрической мощности. От корректности составления проекта зависит эффективность и безопасность ее эксплуатации, а также время прохождения всех согласований.

В компании ЭнергоКонсалт вы можете заказать:

Сотрудники компании ЭнергоКонсалт могут выполнить весь комплекс работ по энергоснабжению объекта: от подготовки и согласования всей проектной документации до заключения договора на электроснабжение и официального подключения объекта к электросетям.

Узнать стоимость проектирования сетей электроснабжения вашего объекта, а также проконсультироваться по поводу сроков разработки проекта и получения необходимых согласований вы можете у наших специалистов в офисе по адресу: СПб, Ленинский пр., дом 160, офис 606

Проектирование внутреннего электроснабжения — ООО «ЭнергоИнвест»

Проектирование электроснабжения следует планировать правильно и естественно будет разумнее доверить этот вопрос специалистам.

ЧТО СОБОЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Электросети – это сложный инженерный комплекс, который обеспечивает передачу электроэнергии от источников к потребителям.

Система электроснабжения представляет собой комплекс электрических установок, которые вырабатывают электроэнергию. Она является важным компонентом в процессе проектирования и строительства самых разных объектов – начиная жилого дома и заканчивая объектами промышленного назначения. Условно систему электроснабжения можно разделить на следующие отдельные сети:

1. Питающая сеть – она состоит из источника питания, распределительного щитка и пункта, подстанции и отходящих от них линий – кабельных или воздушных.
2. Распределительная сеть – она тянется от источника питания ко всем имеющимся в наличии распределительным щитам, в том числе на конечные точки потребления (распределительные щиты конечных потребителей).
3. Групповая сеть – это та часть системы, которая занимается предоставлением электроэнергии определенной группе приборов, среди которых могут быть телевизор, холодильник, осветительные приборы и т. п.

ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Грамотный проект электроснабжения – залог бесперебойной работы вашего электрооборудования. 

Мы занимаемся разработкой проекта любой сложности – электроснабжения офиса, квартиры, дома, коттеджа, поселка. Наши проектировщики проведут точный расчёт необходимой мощности для нормальной работы объекта. Под эту мощность будет определены нужные приборы, включая приборы защиты и управления. Таким образом, эксплуатация всего комплекса электроприборов будет безопасной и оптимально экономичной.

Выполняем как типовые, так и индивидуальные проекты.

Типовой проект электросетей ориентирован в основном на застройщиков и эксплуатационных организаций. Например его применяют к новому многоквартирному дому, где известны планировки и количество электроточек в квартире.

В индивидуальном проекте электрики отображена вся информация о размещении проводки, оборудования и освещения на объекте, полная спецификация материалов, необходимые схемы и расчеты. Такой проект электроснабжения разрабатывается специально для конкретного объекта, согласно пожеланиям владельца.

Расчёт электрических сетей полностью опирается на заявку заказчика и учитывает все особенности постройки. Очень важно спроектировать системы заземления, разработать состав распределительных щитов, определив их расположение на этажах. Все работы по проектированию электросетей призваны обеспечить стабильное напряжение и бесперебойное питание во всем здании.

Если вы хотите, чтобы проект электрических сетей был выполнен на высоком уровне и соответствовал всем необходимым нормам, обратитесь за помощью к профессионалам. Наши сотрудники имеют необходимую квалификацию и опыт работы, благодаря чему могут успешно выполнить работы любой сложности. Все работы по проектированию электрических сетей будут выполнены качественно и в чётко поставленные сроки.

Выполняемый объем работ включает:

• технический аудит энергообъектов
• сбор исходных данных для проектирования
• получение технических условий
• расчёт электрических сетей
• проектирование системы внешнего и внутреннего электроснабжения 0,4 кВ, 6-10 кВ для промышленных и бытовых объектов
• Проектирование электроснабжения строительной и электротехнической части вновь вводимых и реконструированных  ТП, РП
• проектирование систем резервного электроснабжения
• проектирование электротехнической части технологического оборудования разного назначения
• проектирование воздушных и кабельных линий
• молниезащиты и заземления объектов
• проектирование сетей освещения
• охранной и пожарной сигнализации
• выполнение проектов по организации коммерческого и технического  учётов электрической энергии и мощности.

ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

В работе по проектированию системы электроснабжения как бытового, так и промышленного назначения, мы руководствуемся следующими принципами:

• делаем такую систему, которая в будущем может быть модернизирована;
• выполняем комплексную электрификацию для всех потребителей энергии, которые территориально располагаются в зоне действия сети;
• ограничиваем токи короткого замыкания с учетом развития на перспективу;
• оптимизируем сеть таким образом, чтобы снизить потребление электроэнергии;
• выполняем прокладку сетей всех уровней максимально рациональным способом;
• индивидуальный подход к заказчику, стремление найти более эффективное решение для каждого конкретного проекта.

Если нужна разработка и согласование проекта электрики, обращайтесь в нашу компанию. Занимаясь разработкой проектов по электрике на протяжении нескольких лет, инженеры компании «ЭнергоИнвест» приобрели ценный опыт в работе на данном направлении. Расчет будет точным, спецификация полной, подбор оборудования и материалов надежным и экономически оправданным.

Заявки на проектирование систем электроснабжения в г. Москва и Московской области принимаются по нашему телефону или электронной почте.

>Проектирование (проект) электроснабжения — ООО Центр Энергетических Решений и Инноваций

Проектирование электроснабжения – качество на года!

При открытии новых предприятий, строительстве домов, объектов, заводов особое внимание стоит обращать на установку системы электроснабжения и освещения. При этом качество осветительной системы будет зависеть от того, какой проект электроснабжения вам предложат. Естественно, несмотря на то, что процесс этот весьма трудоемкий, он требует отличных знаний и навыков высококвалифицированных специалистов, которые не только создадут этот проект электрики, но и правильно и грамотно оформят все сопутствующие документы. Поэтому, несмотря на то, какой объект вы открываете и вводите в эксплуатацию, задумайтесь над этим вопросом.

Этапы проектирования электроснабжения?

Не важно, какой сложности проект, он требует определенного времени на разработку, согласование и само проектирование электроснабжения состоит из следующих этапов:

• Создание технического задания.
• Подборка необходимых приборов.
• Расчет мощностей соответствующего оборудования.
• Проектировка кабельных трасс.
• Размещение на плане электрического оборудования.

Казалось бы, что может быть сложного при создании подобного плана электроснабжения. А все не так просто, так как от того, насколько точно и детально были произведены расчеты, будет зависеть качество и безопасность электроснабжения.

Цена на проектирование электроснабжения

Естественно, занимаясь вопросом подключения электроснабжения в определенной организации, мы пытаемся найти то место, где на проектирование электроснабжения цена будет наиболее оптимальной. Зачастую мы находимся в постоянных поисках достойной организации, которая сможет предоставить нам подобные услуги.

Для тех, кто не знает, где можно дешево заказать создание качественного проекта электроснабжения, рекомендуется посетить сайт http://center-energo.com/. Именно здесь вы можете заказать любую услугу с минимальной ценой, по сравнению с прочими организациями, которые занимаются как электромонтажными работами, так и разработкой проектов.

Где заказывать проектирование электроснабжения в Москве?

Многим из нас, кому требуется срочное создание подобного проекта электроснабжения, пытаются найти недорогого провинциального специалиста, с уверенностью в том, что он сможет приехать и осуществить проектирование электроснабжения в Москве быстро и качественно. К сожалению, не всегда выходит именно так. В Москве на сегодняшний день можно найти множество различных организаций и компаний, которые на высоком уровне осуществят эту весьма сложную работу. При этом вы сэкономите не только собственное время, но и крупную сумму денежных средств.

Для чего необходимо проектирование систем электроснабжения?

Многие из нас уверенны в том, что создание такого проекта не является обязательным. К сожалению, это не так. Ведь от того насколько детально и точно будет разработан и рассчитан проект в соответствии с которым осуществится монтаж электрики, будет зависеть и качество освещения, и надежная работа всего электрооборудования, и в итоге безопасность людей, работающих на определенном предприятии или организации. Поэтому такой этап, как проектирование систем электроснабжения является обязательным условием при возведении жилых домов и создании новых предприятий.

Проект электроснабжения нежилого помещения в Москве

Проектирование электроснабжения в Казани — стоимость проекта системы электроснабжения

В составе разработки проекта на инженерное обеспечение зданий, общественных сооружений или промышленных предприятий инженеры-проектировщики компании «Технологика» выполняют расчет и проектирование электроснабжения и электроосвещения объекта.

Раздел «Проектирование систем электроснабжения» (ЭОМ) обязательно входит в состав любой строительной документации на объект и включает такие части:

• ЭО – электроосвещение внутреннее;
• ЭН – электроосвещение наружное;
• ЭМ – проектирование силового электрооборудования.
• ЭС – электроснабжение (от ТП до ВРУ)
• ЭГ – молниезащита и заземление

В зависимости от сложности объекта при разработке проекта отдельные части могут объединяться. Так раздел ЭОМ содержит материалы по проектированию внутреннего оборудования и электроосвещения.

Цены на проектирование систем электроснабжения (ЭОМ)

Цена на проектирование формируется в зависимости от Технического Задания. Узнайте стоимость и информацию о том, как и где заказать проектирование и внедрение системы электроснабжения отправив заявку:

Состав документации по проектированию схем электроснабжения

Пакет документации по проектированию схем электроснабжения включает исходные данные для выполнения проекта, текстовые и графические материалы, перечень ссылок на нормативные документы.

Исходные данные

Эти материалы предоставляются заказчиком или генеральным проектировщиком, и без них не начинается разработка проекта. Сюда входят:

• Архитектурные решения, поэтажные планы с указанием назначения помещений.
• ТУ на электроснабжение от поставщика услуг – содержат сведения о максимальной мощности, точке подключения, дополнительных условиях.
• Техническое задание от заказчика с указанием планируемых нагрузок (перечень технологического оборудование, количество рабочих мест и др.).
• Материалы проектирования смежных разделов – в них указываются требования по электроснабжению, сведения по размещению электроприборов, нормам освещения.

На стадии подготовки исходных данных собираются и структурируются в таблицу все электрические нагрузки.

Текстовая часть

В начале процесса проектирования определяется категория надежности электроснабжения объекта, выбирается схема и, собственно, разрабатывается проект. Текстовая часть включает общие положения об объекте, принятые в проекте условные обозначения, ведомость рабочих чертежей, ведомость ссылочных и прилагаемых документов, перечень используемых при проектировании нормативно-технической документации. Основная часть – пояснительная записка – содержит следующую информацию:

• Подробное обоснование выбранной схемы.
• Указание требований по надежности системы.
• Сведения о характеристиках источников системы (основных и резервных) – точки подключения к общим электрическим сетям для проектирования электроснабжения предприятий.
• Данные о электропотребляющих приборах – максимальная и номинальная мощность, режимы работы.
• Описания трансформаторов, сетевых электроприемников.
• Решения по обеспечению надежной и эффективной работы системы (автоматизация, удаленный контроль, управление).
• Методы компенсации реактивной мощности.
• Мероприятия по заземлению и молниезащите.
• Описание режимов работы системы.
• Способ организации рабочего, аварийного, дежурного и охранного освещения.
• Эксплуатационные характеристики используемого оборудования и материалов (кабели, автоматические выключатели и т.д.).
• Мероприятия по экономному использованию и резервированию электрической энергии.

Графические данные

Альбом чертежей по проектированию электроснабжения (раздел ЭОМ) содержит такие материалы:

• Планы расположения электрооборудования и прокладки электрических сетей.
• Схемы подключения.
• Принципиальные схемы.
• Схемы ввода силовых кабелей в цех или здание.
• Чертежи электромонтажных конструкций.
• Схемы сетей рабочего освещения.
• Схемы аварийного и дежурного освещения.
• Кабельные журналы.
• Однолинейные схемы.
• Чертежи по заземлению и молниезащите.
• Опросные листы.

Также проект обязательно содержит спецификацию материалов и оборудования, а также ведомость работ, на основании которых определяется сметная стоимость монтажа инженерных сетей.

Проекты выполняются в соответствии с нормативной документацией по работе электроустановок, организации освещения, соблюдению пожарной безопасности: СНиП 3.05.06-85, СНиП 23-05-95, СНиП 21-01-97, ПУЭ, СО 153-34.21.122-2003.

Гарантии качества «Технологика»

В компании «Технологика» работают инженеры высокой квалификации, имеющие большой опыт разработки проектов. Проектная документация оформляется в соответствии с ЕСКД, все принятые в проектах решения отвечают требованиям ГОСТ, СНиП по надежности и безопасности, ПУЭ и действующим стандартам в области охраны труда и соблюдения пожаро- и взрывобезопасности.

Проектирование систем внутреннего электроснабжения — Проектирование — Услуги компании Астер

Проектирование систем внутреннего электроснабжения

Разрабатываем проекты внутреннего электроснабжения для любых помещений:

• квартиры, апартаменты,
• дома, коттеджи, таунхаусы,
• магазины, торговые павильоны и киоски,
• складские комплексы,
• кафе и рестораны,
• офисные помещения,
• помещения свободного назначения,
• производственные помещения.

Разработкой Вашего проекта будут заниматься только высококвалифицированные проверенные специалисты с опытом работы от 10 лет.

За плечами — сотни объектов, которые успешно прошли согласование с управляющими компаниями, Ростехнадзором, энергосбытовыми компаниями, и на текущий момент уже построены и успешно эксплуатируются.

Особо крупные проекты прошли государственную экспертизу и показали высокое качество выполненных работ. Все специалисты имеют не менее чем 3-ю группу по электробезопасности (до 1000 В). 

Строгое соблюдение СП, СНиП, ГОСТ, ПУЭ, ФЗ и других действующих норм на территории России.

Качественный проект гарантирует Вам удобную и безопасную эксплуатацию объекта.

Примеры работ:

Наши преимущества:

• Все необходимые лицензии и свидетельства СРО
• Применение BIM-технологий при разработке проектной документации
• Коммерческое предложение в день обращения
• Опытные специалисты с высокой квалификацией
• Обследование, проектирование и согласование под ключ

Проектирование внутренних и внешних систем электроснабжения

Как происходит разработка проекта?

Проектирование внутренних и внешних систем электроснабжения — важный этап, предшествующий фактическому монтажу системы и необходимый для ее организации оптимальным образом. Проект включает в себя подробные сведения о расположении проводки и различного электрооборудования. В дальнейшем он служит основанием для выполнения электромонтажных работ. Правильно оформленный проект позволяет тщательно контролировать правильность подключения электрооборудования и способствует созданию надежной и безопасной, стабильно работающей электросети.

Решив заказать проектирование внешних систем электроснабжения в нашей компании, вы получите подробный проект, составленный с учетом особенностей объекта, для которого он реализуется. Создание проекта осуществляется в несколько этапов:

• производится осмотр имеющейся электроустановки;
• изучается наличная техническая документация;
• на основании представленных документов рассчитываются оптимальные характеристики электропроводки и электрооборудования;
• если на объекте уже имеется действующая электроустановка, ее параметры сопоставляются с проектными;
• в случае необходимости выполняется чертеж однолинейной схемы;
• подробно описываются характеристики имеющегося оборудования, такого как защитные устройства, трансформаторы, приборы учета или выключатели, и кабельных линий питания.

На основании расчётов и собранных данных формируются рекомендации, которые нужно выполнить, чтобы привести систему электроснабжения в соответствие с требованиями нормативных документов.

Таким образом, процедура может варьироваться в зависимости от характеристик объекта. Проект может составляться для монтажа на объекте новой электросети или на доработку уже имеющейся системы. Услуги проектирования внутренних систем электроснабжения по сути мало отличаются от проектирования внешних систем, поскольку решают те же задачи.

Поручите разработку проекта квалифицированным специалистам

Проект системы внутреннего или внешнего электроснабжения — это сложный комплект технической документации, содержащий в себе подробные сведения об имеющихся на объекте электросетях. В нем фиксируется расположение и типы электропроводки, осветительных приборов, электрощитов и других типов электрооборудования. При этом детально описываются используемые материалы и проводится расчет нагрузок, подтверждающий, что данная система электроснабжения будет нормально функционировать.

Поскольку проект служит основанием для дальнейшего выполнения электромонтажных работ, важно поручать его исполнение квалифицированным специалистам. Цена проектирования внутренних и внешних систем электроснабжения определяется индивидуально и зависит от размеров объекта и ряда других факторов. Однако делая заказ у нас, вы в любом случае можете быть уверены, что получите подробный проект, разработанный в соответствии с нормативами. Сотрудничество с нами — залог того, что проектированием электросетей для вашего объекта займутся квалифицированные мастера.

Заказать проектирование систем внутреннего электроснабжения — ФРИЛАНС.ру

Проектирование

Проектирование ,выполнение рабочих чертежей

проектирование и 3д визуализация

проектирование навесов — беседок — козырьков

3д визуализация

500р.за точку присоедия»>
Составление актов технологической и аварийной брони. 500р.за точку присоедия

Составление актов аварийной и технологической брони (Атб). Знание нормативных актов. Опыт работы в электроснабжения 9 лет.

500 р. за 1 точку присоединения 0.23-0.4 кВ. Иные условия по договорённости.

Дизайн проект квартиры/студии/дома/коттеджа/жилища

Проектирование Вашего жилого пространства с учетом конкретно Вашего стиля жизни, характера, увлечений. Функциональность, рациональность, гармоничность, эргономичность- это все в подарок)

Проектирование домов любого типа

Выполняю архитектурные проекты любой сложности: ИЖС, ТЦ, ЖК и другие. Увязка проекта со смежниками. Цена договорная.

Разработка дизайна сайта

Специалисты нашей студии держат руку на пульсе современных тенденций и следят за трендами веб-дизайна. Это помогает нам анализировать и проводить современную доработку устаревших сайтов и давай им новую жизнь.

Этапы разработки дизайна:

— Проектиров…

Общие сведения об источниках питания переменного / постоянного тока | Статья

.

СТАТЬЯ ОБРАЗОВАНИЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается один раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Что такое блок питания?

Источник питания — это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, такого как сеть, в значения напряжения и тока, необходимые для питания нагрузки, такой как двигатель или электронное устройство.

Назначение источника питания — обеспечить нагрузку надлежащим напряжением и током. Ток должен подаваться контролируемым образом — и с точным напряжением — на широкий диапазон нагрузок, иногда одновременно, и все это без изменения входного напряжения или других подключенных устройств, влияющих 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 выход. С другой стороны, в нерегулируемом источнике питания выходная мощность зависит от любых изменений на входе.

Все источники питания объединяет то, что они берут электроэнергию от источника на входе, каким-то образом преобразуют ее и доставляют в нагрузку на выходе.

Питание на входе и выходе может быть переменным (AC) или постоянным (DC) током:

• Постоянный ток (DC) возникает, когда ток течет в одном постоянном направлении.Обычно он поступает от батарей, солнечных элементов или преобразователей переменного / постоянного тока. Постоянный ток — предпочтительный тип питания для электронных устройств.
• Переменный ток (AC) возникает, когда электрический ток периодически меняет свое направление. Переменный ток — это метод, используемый для подачи электроэнергии по линиям электропередачи в дома и на предприятия

Следовательно, если переменный ток — это тип питания, подаваемого в ваш дом, а постоянный ток — это тип питания, который вам нужен для зарядки телефона, вам понадобится источник питания переменного / постоянного тока для преобразования переменного напряжения, поступающего из электросети к напряжению постоянного тока, необходимому для зарядки аккумулятора вашего мобильного телефона.

Общие сведения о переменном токе (AC)

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

Типичная форма волны переменного тока — синусоида (см. Рисунок 1) .`

Рисунок 1: Форма сигнала переменного тока и основные параметры

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

• Пиковое напряжение / ток: максимальное значение амплитуды волны может достигать
• Частота: количество циклов, которые волна завершает в секунду.Время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом.
• Среднее напряжение / ток: Среднее значение всех точек напряжения в течение одного цикла. В чисто переменном токе без наложенного постоянного напряжения это значение будет равно нулю, потому что положительная и отрицательная половины компенсируют друг друга.
• Среднеквадратичное напряжение / ток: определяется как квадратный корень из среднего значения за один цикл квадрата мгновенного напряжения. В чистой синусоидальной волне переменного тока его значение можно рассчитать с помощью Уравнение (1) :

$$ V_ {PEAK} \ over \ sqrt 2 $$

• Он также может быть определен как эквивалентная мощность постоянного тока, необходимая для достижения такого же нагревающего эффекта.Несмотря на сложное определение, он широко используется в электротехнике, поскольку позволяет найти эффективное значение переменного напряжения или тока. Из-за этого его иногда выражают как V _AC .
• Фаза: угловая разница между двумя волнами. Полный цикл синусоидальной волны делится на 360 °, начиная с 0 °, с пиками при 90 ° (положительный пик) и 270 ° (отрицательный пик) и дважды пересекая начальную точку, при 180 ° и 360 °. Если две волны изображены вместе, и одна волна достигает своего положительного пика в то же самое время, когда другая достигает своего отрицательного пика, то первая волна будет иметь угол 90 °, а вторая волна — 270 °; это означает, что разность фаз составляет 180 °.Считается, что эти волны находятся в противофазе, так как их значения всегда будут иметь противоположные знаки. Если разность фаз равна 0 °, мы говорим, что две волны находятся в фазе.

Переменный ток (AC) — это способ передачи электроэнергии от генерирующих объектов конечным пользователям. Он используется для транспортировки электроэнергии, потому что в процессе транспортировки электроэнергию необходимо преобразовывать несколько раз.

Электрические генераторы вырабатывают напряжение около 40 000 В или 40 кВ.Затем это напряжение повышается до любого значения от 150 кВ до 800 кВ, чтобы снизить потери мощности при транспортировке электрического тока на большие расстояния. Когда 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 будут либо сложными, либо очень неэффективными по сравнению с постоянным током (DC), потому что 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 источник 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 превращается в напряжение постоянного тока (DC), которое фильтруется для дальнейшего улучшения качества формы сигнала (Рисунок 2) .

Рисунок 2: Блок-схема линейного источника переменного / постоянного тока

Традиционная конструкция линейного источника питания переменного / постоянного тока развивалась с годами, 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 катушки ко вторичной. Это требует больших сердечников трансформатора, что делает практически невозможной миниатюризацию этих источников питания.

Еще одним ограничением линейных источников питания переменного / постоянного тока является регулировка напряжения большой мощности.

Линейный источник питания переменного / постоянного тока использует линейные регуляторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают лишнюю энергию в виде тепла.Для малой мощности особых проблем не представляет. Однако для высокой мощности тепло, которое должен рассеивать регулятор для поддержания постоянного выходного напряжения, очень велико и потребует добавления очень больших радиаторов.

Импульсный источник 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 регулировку напряжения.

Импульсные источники питания теперь возможны благодаря развитию полупроводниковой технологии, особенно благодаря созданию мощных полевых МОП-транзисторов, которые могут очень быстро и эффективно включаться и выключаться даже при больших напряжениях и токах.

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

Блоки питания

AC / DC, в которых используются импульсные преобразователи мощности, называются импульсными блоками питания. Импульсные источники питания переменного / постоянного тока имеют несколько более сложный метод преобразования переменного тока в постоянный.

В импульсных источниках 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 серию высокочастотных импульсов. Наконец, волна проходит через другой выпрямитель и фильтр, который преобразует ее обратно в постоянный ток (DC) и устраняет любую оставшуюся составляющую переменного тока (AC), которая может присутствовать до достижения выхода (см. Рисунок 3) .

При работе на высоких частотах катушка индуктивности трансформатора может передавать больше мощности, не достигая насыщения, что означает, что сердечник может становиться все меньше и меньше.Следовательно, трансформатор, используемый для переключения источников питания переменного / постоянного тока для уменьшения амплитуды напряжения до заданного значения, может составлять часть размера трансформатора, необходимого для линейного источника питания переменного / постоянного тока.

Рисунок 3: Блок-схема импульсного источника питания переменного / постоянного тока

Как и следовало ожидать, этот новый метод проектирования имеет некоторые недостатки.

Импульсные преобразователи мощности переменного / постоянного тока могут создавать в системе значительный уровень шума, который необходимо устранить, чтобы исключить его на выходе.Это создает потребность в более сложных схемах управления, что, в свою очередь, усложняет конструкцию. Тем не менее, эти фильтры состоят из компонентов, которые можно легко интегрировать, поэтому они не оказывают существенного влияния на размер блока питания.

Меньшие трансформаторы и повышенная эффективность регуляторов напряжения в импульсных источниках питания переменного / постоянного тока — вот причина, по которой теперь мы можем преобразовывать напряжение переменного тока 220 В ¬RMS в напряжение 5 В постоянного тока с помощью преобразователя питания, который может поместиться у вас на ладони.

Таблица 1 суммирует различия между линейными и импульсными источниками питания переменного / постоянного тока.

Транзисторы

Таблица 1: Линейные и импульсные источники питания

Сравнение однофазных и трехфазных источников питания

Источник питания переменного тока может быть однофазным или трехфазным:

• Трехфазный источник питания состоит из трех проводников, называемых линиями, каждая из которых несет переменный ток (AC) той же частоты и амплитуды напряжения, но с относительной разностью фаз 120 °, или одной трети цикл (см. рисунок 4) .Эти системы являются наиболее эффективными при передаче большого количества энергии 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 распределять нагрузку между линиями. В этом случае ток течет от линии питания через нагрузку, а затем обратно через нейтральный провод. Это тип источника питания, который используется в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий.Однофазные системы не могут передавать столько энергии на нагрузку и более подвержены сбоям питания, но однофазное питание также позволяет использовать гораздо более простые сети и устройства.

Рисунок 4: Форма кривой переменного тока трехфазного источника питания

Существует две конфигурации для передачи энергии через трехфазный источник питания: конфигурация треугольником $ (\ Delta) $ и конфигурация звезды (Y), также называемые конфигурациями треугольника и звезды, соответственно.

Основное различие между этими двумя конфигурациями — возможность добавить нейтральный провод (см. Рисунок 5) .

Соединения

треугольником обеспечивают большую надежность, но соединения типа Y могут подавать два разных напряжения: фазное напряжение, которое является однофазным напряжением, подаваемым в дома, и линейное напряжение для питания больших нагрузок. Соотношение между фазным напряжением (или фазным током) и линейным напряжением (или линейным током) в конфигурации Y заключается в том, что амплитуда линейного напряжения (или тока) в √3 раз больше, чем амплитуда фазы.

Поскольку стандартная система распределения электроэнергии должна обеспечивать питанием как трехфазные, так и однофазные системы, большинство сетей распределения электроэнергии имеют три линии и нейтраль.Таким образом, и дома, и промышленное оборудование могут быть снабжены одной и той же линией электропередачи. Следовательно, конфигурация Y наиболее часто используется для распределения мощности, тогда как конфигурация треугольника обычно используется для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.

Рисунок 5: Трехфазные конфигурации Y и треугольника

Напряжение, при котором электросеть поставляет однофазную электроэнергию своим пользователям, имеет различные значения в зависимости от географического положения.Вот почему очень важно проверить диапазон входного напряжения источника 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 в сетях в разных регионах мира.

* Япония имеет две частоты в своей национальной сети из-за истоков ее электрификации в конце 19 века.В западном городе Осака поставщики электроэнергии купили генераторы 60 Гц в Соединенных Штатах, а в Токио, который находится на востоке Японии, они купили немецкие генераторы 50 Гц. Обе стороны отказались изменить 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 транспортировки, но также для питания больших нагрузок, таких как электродвигатели или зарядки больших аккумуляторов. Это связано с тем, что параллельное приложение мощности в трехфазных системах может передавать намного больше энергии нагрузке и может делать это более равномерно из-за перекрытия трех фаз (см. Рисунок 6) .

Рисунок 6: Передача энергии в однофазных (слева) и трехфазных (справа) системах

Например, при зарядке электромобиля (EV) количество энергии, которое вы можете передать аккумулятору, определяет, насколько быстро он заряжается.

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

Ограничение варьируется от страны к стране, 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 из переменного в постоянный внешне и могут передавать более 120 кВт на батарею, обеспечивая сверхбыструю зарядку.

Сводка

Источники питания переменного / постоянного тока есть повсюду. Основная задача источника питания переменного / постоянного тока — преобразовать переменный ток (AC) в стабильное постоянное напряжение (DC), которое затем можно использовать для питания различных электрических устройств.

Переменный ток используется для транспортировки 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 обеспечивать мощность, достаточную для питания всего дома, но трехфазные системы могут обеспечивать гораздо больше мощности более стабильным образом, поэтому они часто используются для питания промышленных приложений.

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

Способы проектирования источников питания переменного / постоянного тока со временем изменились. Линейные источники 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, потому что в них используются импульсные регуляторы для преобразования переменного тока в постоянный. Импульсные блоки питания работают на более высоких частотах и ​​преобразуют электроэнергию намного эффективнее, чем предыдущие разработки, что позволило создать мощные блоки питания переменного / постоянного тока размером с ладонь.

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Статьи по теме

Чему о синхронных выпрямителях не говорят в школе — Избранные темы из реальных проектов

Внутренний источник питания — обзор

3 Технология DFL — развитие радиочастотной техники

В связи с повсеместным ростом систем определения местоположения и более глобальными исследованиями позиционирования в беспроводных сенсорных сетях на протяжении многих лет предлагалось множество определений местоположения.Приядаршини и Мехра (2015) определили активную и пассивную систему определения местоположения с использованием радиочастотной техники как «с меткой» и «без метки» соответственно. Один из примеров активной или «с меткой» системы определения местоположения под названием GPS был впервые представлен в конце 1960-х — начале 1970-х годов для военного применения, как описано Youssef et al. (2007). GPS стал известной технологией для отслеживания и навигации, поскольку он может обеспечить точную оценку местоположения для отслеживания на открытом воздухе, но он почти не работает в помещении из-за необходимости постоянного подключения устройства с отслеживаемым объектом (Pirzada et al., 2014). GPS не может быть реализован в густых лесах, между горами, в городах с самыми высокими зданиями или другими препятствиями, поскольку для связи со спутниками требуется среда прямой видимости (LoS) (Pirzada et al., 2014; Garg and Jhamb, 2013).

Чтобы удовлетворить критическую потребность в системе определения местоположения внутри помещений, появилась другая активная система локализации, называемая RFID, которая широко использовалась для электронной идентификации и отслеживания. В системе RFID отслеживаемые объекты должны нести теги, где данные могут храниться и удаленно извлекаться на этих тегах, что позволяет идентифицировать устройства и пользователей в реальном времени (Bouet et al., 2008). Сети RFID, состоящие из трех различных объектов, которые представляют собой RFID-метки, считыватели и серверы, как описано Bouet et al. (2008). Они классифицировали типы RFID-меток на активные, пассивные и полупассивные. Активная метка встраивается в компактную батарею, которая непрерывно питает его и его схемы радиочастотной связи, которые обычно служат от пяти до семи лет, в то время как пассивные метки не имеют внутреннего источника питания и практически не имеют ограничения на срок службы (Hekimian-Williams et al., 2010). Пассивная RFID-метка взаимодействует со считывателем путем обратного рассеяния несущего сигнала, полученного от считывателя, с использованием структуры электромагнитного резонанса (Pirzada et al., 2014; Bouet et al., 2008). Полупассивные теги выполняют те же функции, что и пассивные теги, но встроены с внутренней батареей, постоянно питают их внутренние схемы, как активные теги. Хотя системы RFID могут обеспечить высокую точность отслеживания, менее дорогостоящую, надежную и лучшую реакцию в режиме реального времени, они также имеют несколько ограничений. Например, RFID менее надежен, поскольку одновременно могут отвечать несколько тегов (Priyadarshini and Mehra, 2015).

Сеть беспроводных датчиков тела (WBSN) недавно была внедрена в приложениях, ориентированных на человека, таких как здравоохранение, фитнес, уход за домом и т. Д.(Cao et al., 2013). WBSN — это система, которая состоит из носимых сенсорных узлов, которые собирают различную информацию от тела и; центральный узел, который контролирует сбор данных и планирует передачу WBSN. Тем не менее, производительность WBSN стала важной темой исследования, поскольку проблема межпользовательских помех вызывает сбой передачи и, следовательно, снижает надежность доставки данных в WBSN. Cao et al. (2013) представили исследование и анализ влияния межпользовательского вмешательства в WBSN.Они предложили облегченный подход скачкообразного изменения для смягчения проблемы межпользовательских помех, основанный на режиме множественного доступа с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA / CA), и реализовали его в практических системах WBSN. Результат их эксперимента показал, что предложенный подход со скачкообразной перестройкой может эффективно смягчить проблему межпользовательских помех с небольшой сложностью.

Device Free Localization (DFL) — это высокоэффективная технология обнаружения присутствия человека, которая в последнее время привлекает большое внимание в широком спектре приложений, отраслей и сценариев, включая отслеживание активов, здравоохранение, доступ к сети на основе местоположения, производство, правительство, логистику, безопасность , гиды и гиды по конференциям (Deak et al., 2012). DFL, который использует изменения радиосигналов в различных средах, направлен на локализацию отслеживаемых объектов, не требуя от них наличия каких-либо радиочастотных устройств или совместного участия в процессе локализации (Ruan et al., 2014). Движение человека оказывает сильное влияние на мощность сигнала беспроводных линий связи либо за счет затенения, либо за счет дифракции, либо за счет рассеяния. Рассеянные компоненты непрерывно изменяются по величине и фазе, поскольку движение человека заставляет различные области человеческого тела рассеивать падающую волну в каждый момент времени.Изменение амплитуды и фазы рассеянной волны связано с нерегулярным радиолокационным поперечным сечением (RCS) человеческого тела (El-Kafrawy et al., 2011). В системах DFL были предложены различные алгоритмы, модели, методы измерения и приложения, которые имеют аналогичную цель — обнаруживать и определять местонахождение людей с высокой точностью. Однако сравнение трудно получить, поскольку количество узлов, размер области, конфигурация оборудования, протокол связи и т. Д., Развернутые в этих предлагаемых системах, различаются.

Изучение влияния присутствия человека, с движением или без него, на мощность сигнала в беспроводной линии связи в помещении имеет важное значение при проектировании системы DFL. Приядаршини и Мехра (2015) заявили, что 70% человеческого тела содержит воду, которая резонирует с радиосигналами, вызывая эффекты затенения, следовательно, действует как хороший поглотитель радиосигнала. Эль-Кафрави и др. (2011) изучали влияние движения человека на изменение RSS в зависимости от положения человека. Авторы развернули систему в WLAN, работающую на 2.Полоса частот 4 ГГц и измерения выполнялись с использованием различных настроек передатчика и приемника в коридоре. Они разработали модели трассировки лучей и предположили, что лучи, проходящие мимо движущегося человека, изменяют свою фазу случайным образом. Дисперсия RSS получается за счет фазового возмущения затронутых лучей. Они реализовали эллипсоидную (эмпирическую) модель, в которой дисперсия зависит от местоположения человека относительно LOS передатчика и приемника. Тернер и др. (2013) изучали влияние движения человека на индикатор уровня принимаемого сигнала (RSSI) при развертывании WSN внутри помещений.Они предложили приложение, в котором развернута беспроводная сенсорная сеть (WSN), работающая в полосе частот 2,4 ГГц, в качестве пассивной системы мониторинга поведения человека. Они провели несколько экспериментов с использованием WSN mote от MEMSIC для получения моделей ослабления беспроводной связи, основанных на количестве целей и скорости движения. Они доказали, что присутствие движущихся объектов в помещении значительно влияет на RSSI, а затухание сигнала зависит от количества движущихся объектов, а также их скорости.

Несколько всеобъемлющих обзорных статей по методам локализации в помещениях были представлены в Патвари и Уилсон (2010), Приядаршини и Мехра (2015), Юсеф и др.(2007) и Пирзада и др. (2014). Патвари и Уилсон (2010) подробно описали различные измерения, выполняемые радиочастотными датчиками, статистические модели зависимости положения и алгоритм растущей литературы о системе DFL в сенсорных сетях. Они определили подход сопоставления отпечатков пальцев (Youssef et al., 2007; Seifeldin et al., 2013; Moussa and Youssef, 2009) как алгоритм локализации в DFL, который требовал измерения обучения базы данных для оценки положения объекта отслеживания. Они заявили, что реконструкция поля электромагнитных волн (Pirkl and Durgin, 2009), также известная как сверхузкополосный (UNB) радар (Wicks et al., 2005, 2006; Гриффитс и Бейкер, 2007; Бейкер и др., 2006; Magde and Wicks, 2007), использует фазово-когерентные измерения и томографию на основе Фурье для определения положения отслеживаемых объектов. Радиолокатор MIMO (Godrich et al., 2010; Xu et al., 2012) имеет тот же метод, что и система связи MIMO, которая использует технику пространственного разнесения для надежного обнаружения. Патвари и Уилсон (2010) объяснили, что метод на основе СШП (Chang and Sahai, 2004; Paolini et al., 2008; Reggiani et al., 2009; Rydström et al., 2008; Guo et al., 2006; Thomä et al., 2009) использует измерения импульсной характеристики СШП, которые позволяют разделить изменения многолучевого распространения в зависимости от временной задержки. Они назвали метод оценки изображения (Wilson and Patwari, 2010, 2011; Kaltiokallio et al., 2012a) реконструкцией томографического изображения, использующий радиочастотные измерения вдоль различных пространственных фильтров через среду для оценки движения и активности в окружающей среде. Они обсудили комбинированный подход радиочастотной томографии и компрессионного зондирования (Kanso and Rabbat, 2009), позволяющий осуществлять мониторинг с меньшим количеством требуемых измерений в канале связи, создавая энергоэффективный подход к мониторингу окружающей среды и обеспечивая резкий контраст при оценке изображения.Кансо и Раббат (2009) представили сжатую радиочастотную томографию, комбинированный подход RTI и сжатого зондирования (CS) для отслеживания объектов и предложили модели для централизованной и децентрализованной обработки. Алгоритм оценки плотности движения использует взаимосвязь между измерением замирания RSS на ссылке и положением человека для обнаружения аномалии. Система обнаружения движения, реализованная с использованием стандартного оборудования WiFi, предложенного Kosba et al. (2012) обеспечивают точное, надежное и экономичное обнаружение деятельности человека.

Приядаршини и Мехра (2015) представляют обзор технологий, используемых для обнаружения и локализации присутствия человека, а также их преимущества и недостатки. Deak et al. (2012) представили различные методы локализации в помещении, разработанные на протяжении многих лет, путем разделения методов отслеживания локализации на активные и пассивные системы. Они сравнили методы, используемые для развернутых активных и пассивных систем локализации на основе используемой беспроводной технологии, алгоритма позиционирования, точности и точности, сложности, масштабируемости и стоимости вместе с их преимуществами и недостатками.Они привели примеры различных подходов к пассивной локализации. Все методы и методы DFL с описанными выше проблемами сведены в Таблицу 1.

Таблица 1. Алгоритмы DFL с их проблемами.

al., 2007; Сейфельдин и др., 2013; Moussa and Youssef, 2009)

Повышение мощности Проектирование поставок с использованием полуавтоматики — пять шагов к быстрому и эффективному проектированию

Введение

Проектирование правильного источника питания является важным и сложным делом, поскольку не существует одного типичного приложения. Хотя полная автоматизация проектирования источников питания еще не достигнута, сегодня доступен широкий спектр полуавтоматических инструментов.В этой статье подробно рассказывается об использовании полуавтоматических средств проектирования на пяти важных этапах процесса проектирования источника питания. Эти инструменты могут быть полезны как новичкам, так и опытным проектировщикам источников питания.

Проектирование источника питания Шаг 1. Создание архитектуры источника питания

Создание подходящей архитектуры источника питания — решающий шаг в проектировании источника питания. Этот шаг усложняется из-за увеличения количества необходимых шин напряжения. На этом этапе принимается решение о том, нужно ли и сколько напряжений в промежуточной цепи необходимо создать.На рисунке 1 показана типичная блок-схема источника питания. Напряжение питания 24 В для промышленного применения показано слева. Теперь это напряжение необходимо преобразовать в 5 В, 3,3 В, 1,8 В, 1,2 В и 0,9 В с соответствующими токами. Как лучше всего генерировать отдельные напряжения? Выбор классического понижающего переключающего преобразователя (понижающего) имеет наибольший смысл для преобразования с 24 В на 5 В. Однако как генерировать другие напряжения? Имеет ли смысл генерировать 3,3 В из уже созданных 5 В, или мы должны преобразовать его в 3.3 В напрямую от 24 В? Ответ на эти вопросы требует дальнейшего анализа. Поскольку важным свойством источника питания является эффективность преобразования, при выборе архитектуры важно поддерживать максимально высокий КПД.

Рисунок 1. Создание архитектуры источника питания.

Если промежуточные напряжения, такие как 5 В в примере, показанном на рисунке 1, используются для генерации дополнительных напряжений, энергия, используемая для 3,3 В, уже должна пройти через два этапа преобразования.Каждый этап преобразования имеет ограниченную эффективность. Если, например, предполагается эффективность преобразования 90% для каждой ступени преобразования, энергия для 3,3 В, которая уже прошла через две ступени преобразования, будет иметь КПД только 81% (0,9 × 0,9 = 0,81). Можно ли допустить такую ​​довольно низкую эффективность в системе? Это зависит от тока, необходимого для этой шины 3,3 В. Если требуется ток всего в несколько мА, низкий КПД может вообще не быть проблемой. Однако для более высоких токов этот более низкий КПД может иметь большее влияние на общую эффективность системы и, следовательно, представляет собой большой недостаток.

Однако из только что упомянутых соображений нельзя сделать общий вывод о том, что всегда лучше перейти напрямую с более высокого напряжения питания на более низкое выходное напряжение за один шаг. Преобразователи напряжения, которые могут работать с более высоким входным напряжением, обычно более дороги и имеют меньшую эффективность, когда существует большая разница между входным напряжением и выходным напряжением.

При проектировании источников питания решением для поиска лучшей архитектуры является использование такого архитектурного инструмента, как LTpowerPlanner ^® .Он доступен бесплатно от Analog Devices и является частью среды разработки LTpowerCAD ^® , которую можно установить локально на вашем компьютере. LTpowerPlanner — это инструмент, который позволяет быстро и легко оценивать различные архитектуры.

Завершение спецификации

Завершение спецификации чрезвычайно важно при проектировании источника питания. Все дополнительные этапы разработки зависят от спецификации. Часто точные требования к источнику питания неизвестны, пока остальная часть электронной системы не будет полностью спроектирована.Обычно это приводит к увеличению временных ограничений на разработку дизайна источника питания. Также часто бывает, что спецификация изменяется на более позднем этапе разработки. Например, если при окончательном программировании FPGA требует дополнительной мощности, необходимо снизить напряжение для DSP для экономии энергии или следует избегать первоначально предполагаемой частоты переключения 1 МГц, поскольку она включена в тракт прохождения сигнала. Такие изменения могут очень серьезно повлиять на архитектуру и, в частности, на схему источника питания.

Спецификация обычно принимается на ранней стадии. Эта спецификация должна быть максимально гибкой, чтобы можно было относительно легко вносить любые изменения. В этом случае полезен выбор универсальных интегральных схем. Особенно ценно работа с инструментами разработки. Это позволяет произвести перерасчет мощности в кратчайшие сроки. Таким образом, изменения спецификации могут быть реализованы более легко и, прежде всего, быстрее.

В спецификации указаны доступная энергия, входное напряжение, максимальный входной ток, а также создаваемые напряжения и токи.Другие соображения включают размер, финансовый бюджет, тепловыделение, требования ЭМС (включая кондуктивные и излучаемые характеристики), ожидаемые переходные процессы нагрузки, изменения напряжения питания и безопасность.

LTpowerPlanner как средство оптимизации

LTpowerPlanner предоставляет все необходимые функции для создания архитектуры системы электроснабжения. Он очень прост в эксплуатации, что позволяет быстро разрабатывать концепции.

Определяется входной источник энергии, а затем добавляются отдельные нагрузки или потребители электроэнергии.За этим следует добавление отдельных блоков преобразователя постоянного тока в постоянный. Это могут быть импульсные регуляторы или линейные регуляторы с малым падением напряжения (LDO). Всем компонентам можно присвоить собственное имя. Ожидаемая эффективность преобразования сохраняется для расчетов эффективности.

Использование LTpowerPlanner дает два больших преимущества. Во-первых, простой расчет архитектуры может определить конфигурацию отдельных этапов преобразования, наиболее выгодную для общей эффективности. На рисунке 2 показаны две разные архитектуры для одних и тех же шин напряжения.Архитектура внизу имеет общую эффективность, которая несколько выше, чем у архитектуры наверху. Это свойство неочевидно без детального расчета. При использовании LTpowerPlanner эта разница сразу выявляется.

Второе преимущество LTpowerPlanner заключается в том, что он предоставляет хорошо организованную документацию. Графический пользовательский интерфейс представляет собой аккуратный набросок архитектуры, наглядное пособие, которое может быть неоценимым в обсуждениях с коллегами и при документировании усилий по разработке.Документация может храниться в виде бумажной копии или цифрового файла.

Рисунок 2. Две конкурирующие архитектуры с расчетом эффективности для каждой. Разработка источника питания

Шаг 2: Выбор интегральных схем для каждого преобразователя постоянного тока

При проектировании источников питания сегодня используется интегральная схема, а не дискретная схема с множеством отдельных компонентов. На рынке доступно множество различных ИС импульсных стабилизаторов и линейных регуляторов.Все они оптимизированы для одного конкретного свойства. Интересно, что все интегральные схемы разные и взаимозаменяемы только в самых редких случаях. Таким образом, выбор интегральной схемы становится очень важным шагом. После выбора интегральной схемы свойства этой схемы фиксируются для остальной части процесса проектирования. Позже, если окажется, что другая микросхема больше подходит, усилия по включению новой микросхемы начнутся снова. Эти усилия по разработке могут занять очень много времени, но их можно легко уменьшить с помощью инструментов проектирования.

Использование инструмента имеет решающее значение для эффективного выбора интегральной схемы. Для этого подходит параметрический поиск на сайте analog.com. Поиск компонентов в LTpowerCAD может быть еще более продуктивным. На рисунке 3 показано окно поиска.

Рисунок 3. Поиск подходящих ИС импульсного стабилизатора с LTpowerCAD.

Рисунок 4. Расчетный инструмент LTpowerCAD для блока питания.

Чтобы использовать инструмент поиска, нужно ввести только несколько спецификаций.Например, вы можете ввести входное напряжение, выходное напряжение и требуемый ток нагрузки. На основе этих спецификаций LTpowerCAD составляет список рекомендуемых решений. Можно ввести дополнительные критерии, чтобы еще больше сузить поиск. Например, в категории Features вы можете выбрать одну из функций, таких как разрешающий вывод или гальваническая развязка, чтобы найти подходящий преобразователь постоянного тока в постоянный.

Проектирование источника питания

Этап 3: Проектирование схем отдельных преобразователей постоянного тока

Шаг 3 — схемотехника.Для выбранной ИС импульсного стабилизатора необходимо выбрать внешние пассивные компоненты. На этом этапе схема оптимизируется. Обычно это требует тщательного изучения технического паспорта и выполнения всех необходимых расчетов. Этот этап проектирования источника питания можно значительно упростить с помощью комплексного средства проектирования LTpowerCAD, а результаты можно дополнительно оптимизировать.

LTpowerCAD как мощный инструмент расчета

LTpowerCAD был разработан Analog Devices для значительного упрощения схемотехники.Это не инструмент моделирования, а инструмент расчета. Он рекомендует за очень короткое время оптимизированные внешние компоненты на основе введенной спецификации. Эффективность преобразования можно оптимизировать. Также вычисляется передаточная функция контура управления. Это позволяет легко реализовать лучшую полосу пропускания и стабильность управления.

После открытия ИС импульсного регулятора в LTpowerCAD на главном экране отображается типовая схема со всеми необходимыми внешними компонентами.На рисунке 4 в качестве примера показан этот экран для LTC3310S. Это понижающий импульсный стабилизатор с выходным током до 10 А и частотой переключения до 5 МГц.

Желтые поля на экране показывают рассчитанные или заданные значения. Пользователь может настроить параметры, используя синие поля.

Выбор внешних компонентов

LTpowerCAD надежно моделирует поведение реальной схемы, поскольку расчеты основаны на детальных моделях внешних компонентов, а не только на идеальных значениях.LTpowerCAD включает в себя большую базу данных моделей интегральных схем от нескольких производителей. Например, учитываются эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсатора и потери в сердечнике катушки. Чтобы выбрать внешние компоненты, щелкните синий внешний компонент, как показано на рисунке 4. Откроется новое окно с длинным списком возможных компонентов. В качестве примера на рисунке 5 показан список рекомендуемых выходных конденсаторов. В этом примере показан выбор из 88 различных конденсаторов от разных производителей.Вы также можете выйти из списка рекомендуемых компонентов и выбрать опцию Show All , чтобы выбрать из более чем 4660 конденсаторов.

Этот список постоянно расширяется и обновляется. Хотя LTpowerCAD является автономным инструментом и не требует доступа в Интернет, регулярные обновления программного обеспечения (с использованием функции обновления) гарантируют, что встроенные ИС регулятора переключения и база данных внешних компонентов будут актуальными.

Рисунок 5. Список различных выходных конденсаторов для LTC3310S.

Проверка эффективности преобразования

После выбора оптимальных внешних компонентов эффективность преобразования импульсного регулятора проверяется с помощью кнопки Loss Estimate & Break Down .

Затем отображается точная диаграмма эффективности и потерь. Кроме того, температура перехода, достигаемая в ИС, может быть рассчитана на основе теплового сопротивления корпуса. На рисунке 6 показана страница расчетов эффективности преобразования и тепловых характеристик.

Как только вы будете удовлетворены откликом схемы, вы можете переходить к следующему набору вычислений. Если эффективность неудовлетворительна, можно изменить частоту переключения импульсного регулятора (см. Левую часть рисунка 6) или изменить выбор внешней катушки. Затем эффективность пересчитывается до получения удовлетворительного результата.

Оптимизация полосы пропускания управления и проверка стабильности

После выбора внешних компонентов и расчета эффективности контур управления оптимизируется.Контур должен быть настроен таким образом, чтобы схема была надежно стабильной, не склонной к колебаниям или даже нестабильности, обеспечивая при этом широкую полосу пропускания, то есть способность реагировать на изменения входного напряжения и, в частности, на переходные процессы нагрузки. Соображения по поводу стабильности LTpowerCAD можно найти в Loop Comp. & Загрузить вкладку переходного процесса . Помимо графика Боде и кривых отклика выходного напряжения после переходных процессов нагрузки, существует множество вариантов настройки.

Рисунок 6.Расчет КПД и тепловая характеристика схемы. Рисунок 7. Настройка контура управления с помощью LTpowerCAD.

Кнопка Использовать рекомендуемую компенсацию является наиболее важной. В этом случае используется оптимизированная компенсация, и пользователю не нужно глубоко погружаться в систему управления, чтобы настроить какие-либо параметры. На рисунке 7 показан экран LTpowerCAD при настройке контура управления.

Расчеты устойчивости, выполненные в LTpowerCAD, являются изюминкой его архитектуры.Расчеты выполняются в частотной области и выполняются очень быстро, намного быстрее, чем моделирование во временной области. В результате параметры могут быть изменены на пробной основе, а обновленный график Боде предоставляется через несколько секунд. Для моделирования во временной области это займет много минут или даже часов.

Проверка отклика EMC и добавление фильтров

В зависимости от спецификации могут потребоваться дополнительные фильтры на входе или выходе импульсного регулятора.Именно здесь менее опытные разработчики блоков питания сталкиваются с большими проблемами. Возникают следующие вопросы: Как выбрать компоненты фильтра, чтобы на выходе были определенные пульсации напряжения? Необходим ли входной фильтр, и если да, то как этот фильтр должен быть спроектирован, чтобы удерживать кондуктивные выбросы ниже определенных пределов ЭМС? В этом отношении взаимодействие между фильтром и переключающим регулятором не должно приводить к нестабильности ни при каких обстоятельствах.

На рисунке 8 показан проект входного фильтра электромагнитных помех, который является вспомогательным инструментом в LTpowerCAD.Доступ к нему можно получить с первой страницы, где оптимизированы внешние пассивные компоненты. При запуске разработчика фильтров появляется проект фильтра с использованием пассивных ИС и графика электромагнитной совместимости. На этом графике показаны кондуктивные помехи с входным фильтром или без него и в соответствующих пределах различных спецификаций ЭМС, таких как CISPR 25, CISPR 22 или MIL-STD-461G.

Характеристики фильтра в частотной области и импеданс фильтра также могут отображаться графически рядом с иллюстрацией отклика ЭМС на входе.Это важно для обеспечения того, чтобы в фильтре не было слишком высоких общих гармонических искажений, и чтобы импеданс фильтра соответствовал импедансу импульсного регулятора. Проблемы с согласованием импеданса могут привести к нестабильности между фильтром и преобразователем напряжения.

Такие подробные соображения могут быть учтены в LTpowerCAD и не требуют глубоких знаний. С помощью кнопки Использовать предлагаемые значения создание фильтра автоматизировано.

Конечно, LTpowerCAD также поддерживает использование фильтра на выходе импульсного регулятора.Этот фильтр часто используется в приложениях, где выходное напряжение может иметь только очень низкие пульсации выходного напряжения. Чтобы добавить фильтр в путь выходного напряжения, щелкните значок LC-фильтра на Loop Comp. & Загрузить страницу переходного процесса . После щелчка по этому значку фильтр появляется в новом окне, как показано на рисунке 9. Здесь можно легко выбрать параметры фильтра. Контур обратной связи может быть подключен либо перед этим дополнительным фильтром, либо за ним. Здесь можно гарантировать стабильный отклик схемы во всех режимах работы, несмотря на очень хорошую точность выходного напряжения постоянного тока.

Рис. 8. Конструктор фильтров в LTpowerCAD для минимизации кондуктивных помех на входе импульсного стабилизатора. Рисунок 9. Выбор LC-фильтра на выходе контроллера переключения для уменьшения пульсаций напряжения.

Шаг 4 проектирования источника питания: Моделирование цепи во временной области

После того, как вы полностью спроектировали схему с помощью LTpowerCAD, ее моделирование станет главным достижением. Моделирование обычно выполняется во временной области. Индивидуальные сигналы сверяются со временем.Взаимодействие различных схем также можно проверить на печатной плате. Также можно интегрировать в моделирование паразитные эффекты. Благодаря этому результат моделирования становится очень точным, но время моделирования увеличивается.

Как правило, моделирование подходит для сбора дополнительной информации перед внедрением реального оборудования. Важно знать потенциал и пределы моделирования схем. Поиск оптимальной схемы может оказаться невозможным с помощью только моделирования.Во время моделирования можно изменить параметры и перезапустить моделирование. Однако, если пользователь не является экспертом в проектировании схем, может быть сложно определить правильные параметры, а затем оптимизировать их. В результате пользователю моделирования не всегда ясно, достигла ли схема уже оптимального состояния. Для этой цели лучше подходит такой вычислительный инструмент, как LTpowerCAD.

Моделирование источника питания с помощью LTspice

LTspice ^® от Analog Devices — это мощная программа моделирования электрических цепей.Он очень широко используется разработчиками оборудования во всем мире благодаря простоте использования, расширенной сети поддержки пользователей, опциям оптимизации и высококачественным и надежным результатам моделирования. Кроме того, LTspice предоставляется бесплатно и легко устанавливается на персональный компьютер.

LTspice основан на программе SPICE, разработанной факультетом электротехники и компьютерных наук Калифорнийского университета в Беркли. Аббревиатура SPICE означает программу моделирования с упором на интегральные схемы.Доступно множество коммерческих версий этой программы. Первоначально основанный на SPICE Беркли, LTspice предлагает значительные улучшения в конвергенции схем и скорости моделирования. Дополнительные возможности LTspice включают редактор принципиальных схем и средство просмотра сигналов. Обе модели интуитивно понятны даже для новичка. Эти функции также обеспечивают большую гибкость для опытного пользователя.

LTspice разработан, чтобы быть простым и легким в использовании. Программа, доступная для скачивания по аналогу.com, включает очень большую базу данных, содержащую имитационные модели почти всех силовых ИС от Analog Devices, а также внешние пассивные компоненты. Как уже упоминалось, после установки LTspice может работать в автономном режиме. Однако регулярные обновления обеспечат загрузку новейших моделей импульсных регуляторов и внешних компонентов.

Чтобы начать начальное моделирование, выберите схему LTspice в папке продукта источника питания на сайте analog.com (например, оценочная плата LT8650S). Обычно это подходящие схемы имеющихся оценочных плат.Двойным щелчком по соответствующей ссылке LTspice в папке с конкретным продуктом на аналоге. com, LTspice запустит полную схему локально на вашем ПК. Он включает в себя все внешние компоненты и предварительные настройки, необходимые для запуска моделирования. Затем щелкните значок бегуна, изображенный на рисунке 10, чтобы начать моделирование.

После моделирования все напряжения и токи в цепи могут быть доступны с помощью средства просмотра сигналов. На рисунке 11 показана типичная иллюстрация выходного напряжения и входного напряжения при нарастании цепи.

Моделирование SPICE в первую очередь подходит для детального изучения схемы источника питания, чтобы не было нежелательных сюрпризов при создании оборудования. Схема также может быть изменена и оптимизирована с помощью LTspice. Кроме того, можно моделировать взаимодействие импульсного регулятора с другими частями схемы на печатной плате. Это особенно полезно для выявления взаимозависимостей. Например, можно моделировать несколько импульсных регуляторов одновременно за один прогон.Это увеличивает время моделирования, но в этом случае можно проверить определенные взаимодействия.

Наконец, LTspice — чрезвычайно мощный и надежный инструмент, который сегодня используют разработчики интегральных схем. Многие ИС от Analog Devices были разработаны с помощью этого инструмента

.
Рисунок 10. Схема моделирования LTC3310S с использованием LTspice. Рисунок 11. Результат моделирования схемы LTC3310S с использованием LTspice.

Разработка источника питания Шаг 5. Тестирование оборудования

Хотя инструменты автоматизации имеют важное значение при проектировании источников питания, следующим шагом является выполнение базовой оценки оборудования.Импульсный регулятор работает с токами, коммутируемыми с очень высокой скоростью. Из-за паразитных эффектов схемы, особенно схемы печатной платы, эти коммутируемые токи вызывают смещение напряжения, которое генерирует излучение. Такие эффекты можно смоделировать с помощью LTspice. Однако для этого вам нужна точная информация о паразитических свойствах. В большинстве случаев эта информация недоступна. Вам придется сделать много предположений, и это снизит ценность результата моделирования.Следовательно, необходимо провести тщательную оценку оборудования.

Компоновка печатной платы — важный компонент

Компоновку печатной платы обычно называют компонентом. Это настолько критично, что, например, невозможно управлять импульсным стабилизатором в тестовых целях с использованием перемычек, как с макетной платой. В основном паразитная индуктивность в путях переключения токов приводит к смещению напряжения, что делает работу невозможной.Некоторые цепи также могут быть повреждены из-за чрезмерного напряжения.

Доступна поддержка для создания оптимального макета печатной платы. Соответствующие листы данных для ИС импульсного стабилизатора обычно содержат информацию о компоновке эталонной печатной платы. Для большинства приложений можно использовать этот предложенный макет.

Оценка оборудования в указанном диапазоне температур

В процессе проектирования источника питания учитывается эффективность преобразования, чтобы определить, работает ли ИС импульсного регулятора в допустимом диапазоне температур.Однако важно проверить оборудование при предполагаемых предельных температурах. Импульсный регулятор IC и даже внешние компоненты изменяют свои номинальные значения в допустимом диапазоне температур. Эти температурные эффекты можно легко учесть во время моделирования с помощью LTspice. Однако качество такого моделирования зависит от заданных параметров. Если эти параметры доступны с реалистичными значениями, LTspice может выполнить анализ Монте-Карло, который приведет к желаемому результату.Во многих случаях оценка оборудования посредством физического тестирования еще более практична.

Соображения EMI и EMC

На поздних стадиях проектирования системы оборудование должно пройти испытания на электромагнитные помехи и совместимость (EMI и EMC). Хотя эти тесты необходимо проходить на реальном оборудовании, инструменты моделирования и вычислений могут быть чрезвычайно полезны для сбора информации. Перед тестированием оборудования можно оценить различные сценарии. Конечно, есть некоторые паразиты, которые обычно не моделируются при моделировании, но можно получить общие тенденции производительности, связанные с этими параметрами испытаний.Кроме того, данные, полученные в результате такого моделирования, могут дать понимание, необходимое для быстрого применения модификаций оборудования в случае, если первоначальный тест на ЭМС не был пройден. Поскольку испытания на ЭМС являются дорогостоящими и трудоемкими, использование программного обеспечения, такого как LTspice или LTpowerCAD, на ранних этапах проектирования может помочь получить более точные результаты перед тестированием, тем самым ускоряя общий процесс проектирования источника питания и снижая затраты.

Резюме

Инструменты, доступные для проектирования источников питания, стали очень сложными и достаточно мощными, чтобы соответствовать требованиям сложных систем.LTpowerCAD и LTspice — это высокопроизводительные инструменты с простыми в использовании интерфейсами. В результате эти инструменты могут быть бесценными для дизайнера с любым уровнем знаний. Любой, от опытного разработчика до менее опытного, может использовать эти программы для повседневной разработки источников питания.

Поразительно, насколько расширились возможности моделирования. Использование соответствующих инструментов может помочь вам создать надежный и современный источник питания быстрее, чем когда-либо прежде.

Бесплатные электроинструменты от ADI

Перейдите по этим ссылкам:

Как работают блоки питания для ПК

Если есть какой-либо один компонент, который абсолютно жизненно важен для работы компьютера, то это блок питания.Без него компьютер — это просто инертный ящик из пластика и металла. Блок питания преобразует линию переменного тока (AC), идущую из вашего дома, в постоянный ток (DC), необходимый для персонального компьютера. В этой статье мы узнаем, как работают блоки питания для ПК и что означают номинальные мощности.

В персональном компьютере (ПК) источником питания является металлический ящик, который обычно находится в углу корпуса. Блок питания виден сзади многих систем, поскольку он содержит розетку для кабеля питания и охлаждающий вентилятор.

Источники питания, часто называемые «импульсными источниками питания», используют технологию переключения для преобразования входного переменного тока в более низкие напряжения постоянного тока. Типичные поставляемые напряжения:

3,3 и 5 В обычно используются в цифровых схемах, в то время как 12 В используется для запуска двигателей в дисковых накопителях и вентиляторах. Основная спецификация блока питания ватт. Ватт — это произведение напряжения в вольтах и ​​тока в амперах или амперах. Если вы работали с ПК в течение многих лет, вы, вероятно, помните, что на исходных ПК были большие красные тумблеры, которые имели большой вес.Когда вы включали или выключали компьютер, вы знали, что делаете это. Эти переключатели фактически контролировали подачу 120-вольтного питания к источнику питания.

Сегодня вы включаете питание небольшой кнопкой и выключаете машину с помощью пункта меню. Эти возможности были добавлены к стандартным источникам питания несколько лет назад. Операционная система может отправить сигнал блоку питания, чтобы он отключился. Кнопка посылает 5-вольтовый сигнал источнику питания, чтобы сообщить ему, когда нужно включить.В блоке питания также есть цепь, которая подает 5 вольт, называемая VSB для «напряжения режима ожидания», даже когда она официально «выключена», так что кнопка будет работать. См. Следующую страницу, чтобы узнать больше о технологии переключателя.

Замечания по проектированию источника питания — MCI Transformer Corporation

Базовое руководство по применению источника питания

Используются четыре основных типа блоков питания:

• Нерегулируемый линейный
• Регулируемый линейный
• Феррорезонанс
• Режим переключения

Различия между четырьмя типами включают постоянное выходное напряжение, экономическую эффективность, размер, вес и пульсации.В этом руководстве объясняется каждый тип источника питания, описывается принцип работы и выделяются преимущества и недостатки каждого из них.

1. Нерегулируемый линейный источник питания

Нерегулируемые источники питания содержат четыре основных компонента: трансформатор, выпрямитель, конденсатор фильтра и резистор утечки.

Блок питания этого типа из-за своей простоты является наименее дорогостоящим и наиболее надежным для требований низкого энергопотребления. Недостатком является непостоянство выходного напряжения.Оно будет варьироваться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, и пульсации не подходят для электронных приложений. Пульсации можно уменьшить, заменив конденсатор фильтра на фильтр IC (индуктор-конденсатор), но затраты на это изменение сделают использование регулируемого линейного источника питания более экономичным выбором.

2. Регулируемый линейный источник питания

Регулируемый линейный источник питания идентичен нерегулируемому линейному источнику питания, за исключением того, что вместо спускного резистора используется трехконтактный стабилизатор.

Регулируемый линейный источник питания решает все проблемы нерегулируемого источника питания, но не так эффективен, потому что трехконтактный регулятор будет рассеивать избыточную мощность в виде тепла, которое должно быть учтено в конструкции источника питания. Выходное напряжение имеет незначительные пульсации, очень маленькую регулировку нагрузки и высокую надежность, что делает его идеальным выбором для использования в электронных устройствах с низким энергопотреблением.

3. Источники питания феррорезонансные

Феррорезонансный источник питания очень похож на нерегулируемый источник питания, за исключением характеристик феррорезонансного трансформатора.

Феррорезонансный трансформатор будет обеспечивать постоянное выходное напряжение в широком диапазоне входного напряжения трансформатора. Проблемы с использованием феррорезонансного источника питания заключаются в том, что он очень чувствителен к незначительным изменениям частоты сети и не может быть переключен с 50 Гц на 60 Гц, и что трансформаторы рассеивают больше тепла, чем обычные трансформаторы. Эти источники питания тяжелее и будут иметь более слышимый шум от резонанса трансформатора, чем регулируемые линейные источники питания.

4. Импульсные источники питания

Импульсный источник питания имеет выпрямитель, конденсатор фильтра, последовательный транзистор, регулятор, трансформатор, но он более сложен, чем другие источники питания, которые мы обсуждали. Схема ниже представляет собой простую блок-схему и не отображает все компоненты источника питания.

Переменное напряжение выпрямляется до нерегулируемого постоянного напряжения с помощью последовательного транзистора и регулятора. Этот постоянный ток прерывается до постоянного высокочастотного напряжения, что позволяет резко уменьшить размер трансформатора и позволяет использовать источник питания гораздо меньшего размера.Недостатки этого типа источника питания состоят в том, что все трансформаторы должны изготавливаться по индивидуальному заказу, а сложность источника питания не подходит для низкопроизводительных или экономичных применений с низким энергопотреблением.

---

Выпрямительные цепи для регулируемых линейных источников питания

Исходя из нашего предыдущего описания, регулируемый линейный источник питания является наиболее экономичной конструкцией с низким энергопотреблением, низким уровнем пульсаций и низким уровнем регулирования, который подходит для электронных приложений.В этом разделе мы объясним четыре основных используемых схемы выпрямления:

• Полуволна
• Полноволновой центральный отвод
• Полноволновой мост
• Двойной дополнительный

1. Полуволновые схемы

Поскольку конденсаторный входной фильтр потребляет ток из схемы выпрямления только короткими импульсами, частота импульсов вдвое меньше, чем у двухполупериодной схемы, поэтому пиковый ток этих импульсов настолько велик, что эту схему не рекомендуется использовать для Мощность постоянного тока более 1/2 Вт.

2. Полноволновые схемы с центральным ответвлением

Двухполупериодный выпрямитель одновременно использует только половину обмотки трансформатора. Номинальный вторичный ток трансформатора должен в 1,2 раза превышать постоянный ток источника питания. Напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть примерно в 0,8 раза больше напряжения постоянного тока нерегулируемого источника питания на каждую сторону центрального ответвления, или трансформатор должно быть в 1,6 раза больше напряжения постоянного тока с центральным ответвлением.

3.Полноволновой мост

Двухполупериодная мостовая схема выпрямления является наиболее рентабельной, поскольку для нее требуется трансформатор с более низким номиналом в ВА, чем двухполупериодный выпрямитель. В двухполупериодном мосте вся вторичная обмотка трансформатора используется в каждом полупериоде, в отличие от двухполупериодного центрального отвода, который использует только половину вторичной обмотки в каждом полупериоде. Номинальный вторичный ток трансформатора должен в 1,8 раза превышать постоянный ток источника питания. Вторичное напряжение трансформатора должно быть приблизительно.В 8 раз больше постоянного напряжения нерегулируемого источника питания.

4. Двойной дополнительный выпрямитель

Двойной дополнительный выпрямитель используется для подачи положительного и отрицательного выходного постоянного тока с одинаковым напряжением. В большинстве случаев отрицательный ток значительно меньше, чем требуемый положительный ток, поэтому отношение напряжения и тока переменного тока к напряжению и току постоянного тока должно быть таким же, как и для двухполупериодного центрального отвода, описанного ранее.

---

Как выбрать трансформатор

Регулируемый линейный источник питания используется для обеспечения постоянного выходного напряжения при различных нагрузках, а также для изменения входного напряжения. Все наши расчеты для определения правильного трансформатора предполагают, что входное напряжение может варьироваться от 95 до 130 В, и не изменяет выходную мощность нашего источника питания.

Формула, используемая для определения напряжения переменного тока, требуемого от трансформатора, выглядит следующим образом:

• В = Выходное напряжение
• Vreg = Падение напряжения регулятора = 3v
• Vrec = Падение напряжения на диодах = 1.25 В
• Врип = пульсация напряжения = 10% от В постоянного тока
• Vном = 115 В
• Vlowline = 95 В
• .9 = КПД выпрямителя

Мы суммировали все расчеты для трех основных схем выпрямления в таблице ниже:

Схема выпрямления	RMS НАПРЯЖЕНИЕ (ВОЛЬТ)	RMS ТОК (AMPS)
Полноволновой центральный метчик	В переменного тока C.Т. = 2,092 x Vdc ​​+ 8,08	IAC = IDC x 1,2
Полноволновой мост	В переменного тока = 1,046 x В постоянного тока +4,04	IAC = IDC x 1,8
Двойной дополнительный	В переменного тока CT = 2,092 X В постоянного тока = 8,08	IAC = IDC x 1,8

Существуют регуляторы с малыми потерями, которые имеют падение 0,5 В вместо 3 В, но в настоящее время они не рассматриваются из-за доступности.

ПРИМЕРЫ:

Пример # 1:

Регулируемый линейный источник питания необходим для 5 В постоянного тока на 1 АЦП с первичной обмоткой 115 В или 230 В, и вы не знаете, должен ли он быть двухполупериодным с центральным ответвлением или двухполупериодным мостом.

Полноволновый центральный метчик
В перем. Тока Т.Т. = 2,092 x В пост. Тока + 8,08	Iac = Idc x 1,2
В перем. Т. Т. = 2,092 x 5 + 8,08	Iac + 1 х 1,2
Vac C.T. = 18,54 C.T.	Iac = 1,2
VA = 18,54 x 1,2 = 22,5

Возможные варианты трансформаторов:
4-02-6020	Крепление для ПК UL
4-05-4020	Низкопрофильный
4-07-6020	Крепление на шасси UL
4-42-3020	Крепление для ПК VDE
4-44-6020	Крепление для ПК VDE
4-47-3020	Крепление на шасси VDE
4-49-4020	Крепление на шасси VDE

Полноволновой мост
Vac = 1.046 x Vdc ​​+ 5,23	Iac = Idc x 1,8
Vac = 1,046 x Vdc ​​+ 5,23	Iac = 1 x 1,8
В перем. = 10,46	Iac = 1,8
VA = 10,46x 1,8 = 18,83

Возможные варианты трансформатора:
4-02-6010	Крепление для ПК UL
4-05-4010	Низкопрофильный
4-07-6010	Крепление на шасси UL
4-42-3010	Крепление для ПК VDE
4-47-6010	Крепление для ПК VDE
4-47-3010	Крепление на шасси VDE
4-49-4010	Крепление на шасси VDE

Пример № 2:

Регулируемый линейный источник питания необходим для 12 В постоянного тока при 250 мА постоянного тока с одним первичным напряжением 115 В, а двухполупериодный мост — это схемы выпрямления, которые вы будете использовать.

Полноволновой мост
Vac = 1,046 x Vdc ​​+ 4,04	Iac = Idc x 1,8
В перем. Тока = 1,046 x 12 + 4,04	Iac = 0,25 x 1,8
В перем. = 16,59	Iac = .45
VA = 16,59 x 0,45 = 7,47

Возможные варианты трансформатора:
4-01-5020	Крепление для ПК UL
4-03-4020	Крепление для ПК UL
4-05-3020	UL низкопрофильный кронштейн для ПК
4-06-5020	Крепление на шасси UL
4-41-2020	Крепление для ПК VDE
4-44-5020	Крепление для ПК VDE
4-46-2020	Крепление на шасси VDE

При использовании источников питания убедитесь, что выбранный регулятор имеет достаточный теплоотвод для рассеивания мощности при высокой полной нагрузке линии.

Пример № 3:

Регулируемый линейный источник питания необходим для напряжения ± 15 В постоянного тока при 50 мА с первичной обмоткой 115 В.

Двойной дополнительный:
Vac CT = 2,092 x Vdc ​​x 8,08	Iac = Idc x 1,8
В перем. Тока CT = 2,092 x 15 + 8,08	Iac = 0,050 x 1,8
В перем. Тока CT = 39,46	Iac = 0,090
ВА = 39.46 х 0,090 = 3,55

Возможные варианты трансформатора:
4-01-4036	Крепление для ПК UL
4-03-3040	Крепление для ПК UL
4-05-2040	UL низкопрофильный кронштейн для ПК
4-06-4036	Крепление на шасси UL
4-44-4036	Крепление для ПК VDE

Давайте теперь посмотрим, как регулятор будет рассеивать тепло в худших условиях при высокой линии (= 130 В) и полной нагрузке.Регулятор отводит избыточную мощность в виде тепла. Регулятор имеет только максимальное количество мощности, которое он может рассеять, прежде чем внутренняя тепловая защита отключит его. Если источник питания 5 В постоянного тока, 1 А может работать при 95 В RMS, регулятор должен будет рассеивать 5,95 Вт при полной нагрузке на линии высокого напряжения (см. Расчет ниже).

Обычное рассеиваемое тепло:

Основные принципы проектирования источников питания для печатных плат

Одним из самых фундаментальных законов физики является Закон сохранения энергии, который можно резюмировать следующим образом:

«В замкнутой системе энергия не может быть создана или уничтожена, она только меняет форму.”

В принципе, это можно интерпретировать как изолированную систему, которая не взаимодействует с какой-либо внешней силой, сохраняет постоянный уровень внутренней энергии. Эта предпосылка стала катализатором многих схем построения самоподдерживающихся энергетических систем, которые могли бы работать бесконечно. Пока что полностью изолировать систему так, чтобы не было накопления или потери энергии, оказалось трудным. Это означает, что системы, требующие энергии, необходимо периодически подзаряжать, как и мы.

Требуется подзарядка

Цепи питания являются источником подзарядки электронных систем и печатных плат.Некоторые платы содержат подсхемы питания; однако печатные платы также часто используются в качестве источников питания. Эти платы на самом деле являются преобразователями, поскольку они преобразуют входной источник энергии в выход, который соответствует требованиям нагрузки, системы или схемы. Независимо от требований к источнику и нагрузке, всегда важно сделать сборку вашей платы неотъемлемой частью макета печатной платы для вашего дизайна. Сначала давайте обсудим различные типы цепей питания, а затем определим основные принципы проектирования источников питания, которые следует применять при их разработке.

Типы плат питания

Являясь преобразователями или мостами между входным электрическим источником и электронной нагрузкой, цепи питания можно классифицировать в одну из групп в таблице ниже.

Типы цепей питания
Выходы		Выход переменного тока	Выход постоянного тока
Вход переменного тока		Изоляция, преобразователь частоты	Выпрямитель
Вход постоянного тока		Инвертор	Преобразователь постоянного тока в постоянный

Как показано выше, схемы источника питания в основном используются для изменения энергии из одного состояния в другое, переменного в постоянный или наоборот, для изменения уровней, повышения или понижения напряжения или частоты.Источники питания AC-AC также могут использоваться для изоляции входных цепей от выходов. В дополнение к перечисленным выше типам цепи питания можно разделить на регулируемые и нерегулируемые. К регулируемым источникам питания относятся устройства для поддержания уровня выходного напряжения. Эти регуляторы напряжения отсутствуют в нерегулируемых источниках питания, а выходная мощность зависит от входа и изменения тока нагрузки.

Цепи питания также классифицируются по принципу действия. Двумя основными рабочими типами являются линейный и переключаемый или переключаемый.

Линейный источник питания

Пример схемы линейного источника питания

Линейный источник питания, указанный выше, используется для преобразования сетевого входа переменного тока, первичной стороны трансформатора TR1, в постоянный ток для распределения. Эта схема включает в себя регулятор напряжения IC1, который будет обеспечивать постоянное напряжение независимо от нагрузки R1. Этот линейный источник питания демонстрирует базовую работу этих схем, которые могут иметь множество различных конфигураций. Линейные источники питания обычно используются в системах с низким энергопотреблением.Преимуществами являются простота, невысокая стоимость, надежность и низкий уровень шума; однако они неэффективны, что вызывает большую озабоченность в приложениях с более высокой мощностью.

Импульсный источник питания

Альтернативой использованию линейного источника питания является импульсный источник питания или SMPS, показанный на рисунке ниже.

Пример схемы блока питания SMPS

Источник питания SMPS содержит коммутационную схему; например, транзистор T1 выше, который преобразует выпрямленный постоянный ток из мостовой схемы B1 в высокочастотный переменный ток.Уровень частоты определяется или устанавливается управляющим сигналом, который включает и выключает транзистор. В приведенной выше схеме выходной сигнал сглаживается или регулируется LC-фильтром перед подачей на нагрузку R1. Как правило, схемы SMPS более сложны, чем линейные источники питания, и переключение вызывает шум, который может создавать электромагнитные помехи, которые могут повлиять на маршрутизацию трассировки во время разводки печатной платы. Однако эти источники питания более эффективны и могут использовать меньшие компоненты, чем линейные источники питания.SMPS чаще всего используются в цифровых системах.

Основы проектирования источников питания

При разработке SMPS или платы линейного источника питания есть общие проблемы. К ним относятся тепловые характеристики, электромагнитные помехи или шум, а также в зависимости от веса меди на уровне мощности. Еще одно важное соображение — это конструкция фильтра блока питания. Хотя ваши конкретные требования к конструкции будут диктовать конкретный выбор конструкции, существуют общие основы проектирования источников питания для печатных плат, которым следует всегда следовать, как указано ниже.

• Оптимизируйте дизайн фильтрации

Производительность вашей схемы фильтрации зависит от выбора соответствующих значений компонентов фильтра, индуктивности, емкости и сопротивления. Поскольку фактические доступные значения компонентов могут не совпадать с расчетными значениями, вам следует использовать комбинацию значений компонентов, которая обеспечивает наилучший отклик, определенный с помощью моделирования.

• Выберите соответствующую массу меди

Токи блока питания могут быть довольно высокими; Следовательно, необходимо убедиться, что ширина дорожек и толщина или вес меди могут выдерживать необходимые токи.Также важно убедиться, что ваша компоновка соответствует допускам зазоров, установленным правилами DFM вашего контрактного производителя (CM).

• Выберите материал, соответствующий типу платы

Для цепей большой мощности убедитесь, что ваша плата может выдерживать уровни температуры, которые будут генерироваться путем выбора материалов с подходящим коэффициентом теплового расширения (CTE). Для ИИП, если это высокоскоростная конструкция, то такие свойства, как диэлектрическая постоянная, dk, коэффициент рассеяния, df, диэлектрические потери, потери в проводнике, Ploss, становятся важными и должны определять ваш выбор материала.

• Убедитесь, что ваша плата имеет достаточное рассеивание тепла

Одна, если не самая большая проблема для плат блока питания — это отвод избыточного тепла. Очень важно, чтобы ваша конструкция включала адекватные методы рассеивания тепла. Например, использование термопрокладок и радиаторов. Напротив, для сборки печатной платы также важно, чтобы ваша плата имела соответствующее тепловое сопротивление, чтобы можно было достичь хорошего качества паяного соединения.

Внутренние кабели питания ПК | Newegg.com

Внутренние кабели питания ПК соединяют блок питания компьютера с важными компонентами, такими как ЦП или видеокарта. Они поставляются с различными разъемами и мощностью, чтобы соответствовать всем компонентам вашего компьютера и обеспечивать максимальную производительность вашего устройства.

Компьютерные кабели питания PCI Express® бывают двух версий с разной мощностью

Кабели PCI Express выполняют основную функцию — обеспечивать питание видеокарты. Существует три различных типа разъема PCI Express: x16, шестиконтактный и восьмиконтактный.Разъемы PCI Express x16 подключаются непосредственно к соответствующему разъему на материнской плате, без использования кабелей или дополнительных интерфейсов. Они распространены в видеокартах начального уровня, поскольку могут обеспечить максимум 75 Вт. Высококачественные видеокарты обычно требуют большей мощности. Внутренние кабели питания ПК PCI Express с шестиконтактным разъемом могут обеспечивать до 75 Вт. Энергопотребляющая видеокарта может получить 75 Вт от разъема 16x и 75 Вт от шестиконтактного кабеля, что в сумме составляет 150 Вт. Кабели PCI Express с восьмиконтактным разъемом могут обеспечить мощность до 150 Вт для удовлетворения потребностей высокопроизводительных видеокарт.Некоторые топовые модели видеокарт имеют как восьмиконтактные, так и шестиконтактные разъемы для одновременного получения питания от нескольких кабелей.

Простое преобразование Molex и SATA в PCI Express с помощью подходящих адаптеров

Если вы получаете видеокарты с разъемами PCI Express, а ваш блок питания поддерживает только Molex или SATA, используйте адаптер для решения проблемы. Существуют преобразователи Molex и SATA как для шестиконтактных, так и для восьмиконтактных разъемов PCI Express, а также переходники с шестиконтактного на восьмиконтактный разъем PCI Express.Рекомендуется выбирать адаптеры Molex, так как этот старый интерфейс может обеспечить большую мощность. Таким образом, кабель питания вашего ПК будет работать даже во время разгона.

Компьютерные кабели питания ATX оживят вашу материнскую плату

Кабели ATX или P1 обеспечивают питание материнской платы. Они используют 20-контактный или 24-контактный разъем типа ATX. 24-контактный разъем обратно совместим с 20-контактным. Кроме того, у большинства 24-контактных кабелей есть разъем, который можно разделить на 20-контактный и 4-контактный. Чтобы 20-контактный разъем работал с 24-контактным слотом, вы можете приобрести отдельный 4-контактный кабель ATX.

Кабели питания ЦП EPS поставляются с четырехконтактными или восьмиконтактными разъемами.

Внутренние кабели питания ПК EPS или P4 подают питание непосредственно на ЦП. Они могут иметь четырехконтактный или восьмиконтактный разъем. Четырехконтактного разъема обычно достаточно для удовлетворения потребностей среднего пользователя, а восьмиконтактный разъем обеспечивает дополнительную мощность для оверклокеров и конкурентоспособных игроков.