Блоки питания. Виды и работа. Особенности и применение

Электронные блоки питания занимают в жизни современного человека чрезвычайно важное место. Без них не обходится ни одно устройство, требующее периодической подзарядки или постоянного подключения к электрической сети. Для правильного пользования этими приборами необходимо разобраться с их устройством, а также ознакомиться с основными техническими характеристиками.

Что это такое

Блоки питания – это особые электронные приборы, с помощью которых удается получить определенное напряжение для энергоснабжения конкретного потребителя. Необходимость в этих изделиях вызвана тем, что любое электронное устройство или девайс для поддержания работоспособности нуждаются в источнике постоянного тока.

Каждому отдельному изделию требуется «индивидуальное» питание, поскольку оно рассчитано на определенное напряжение и ток потребления. Указанная особенность эксплуатации современных потребителей – основная причина огромного многообразия представленных на рынке изделий рассматриваемого класса.

Характеристики БП

Каждому конкретному блоку питания ставятся в соответствие характерные только для него показатели, определяющие особенности его работы совместно с нагрузкой.

Основные из этих параметров:

Тип выходного напряжения.
Номинальная мощность питающего устройства.
Предельный ток, обеспечиваемый в нагрузке.

Каждый из перечисленных показателей нуждается в отдельном рассмотрении.

Выходное напряжение

Подавляющее большинство радиоэлектронных устройств рассчитано на работу от источников постоянного тока. Самые распространенные блоки питания позволяют получить именно фиксированное напряжение определенной величины.

К этой категории питающих устройств относят следующие изделия:

Блоки питания, встроенные в звуковоспроизводящую и усиливающую аппаратуру и т.п.

Рабочее напряжение, получаемое на выходе этих специальных изделий, варьируется в широких пределах (от 3-х до 48-ми и более Вольт). Так, например, для зарядки планшетов и смартфонов потребуется блок питания с выходным напряжением 5 В, а для ноутбука или нетбука необходимо 16 или 19 В.

Помимо рассмотренных образцов встречаются изделия, обеспечивающие получение на выходе переменного напряжения. Их правильней будет называть преобразователями типа «ЛАТР«, позволяющими понизить или повысить величину трансформируемого показателя. К блокам питания, обеспечивающим потребителя переменным напряжением, также относятся импульсные высокоскоростные инверторы, работающие по принципу обратного преобразования. Они используются в ситуациях, когда при наличии аккумуляторов или мощных батарей требуется получить переменное напряжение с заданными параметрами.

Выходная или рабочая мощность (ток в нагрузке)

Наряду с рабочим напряжением блоки питания должны обеспечивать в нагрузке ток определенной величины. При заданном выходном напряжении это достигается за счет показателя, называемого «рабочая мощность» БП. Этот параметр определяется как произведение выходного напряжения блока на величину тока в подключенной к нему нагрузке (P=IU).

Из приведенной формулы следует, что более мощный БП при одинаковом выходном напряжении должен выдавать в нагрузку больший ток.

Максимальное значение этой величины, на которую рассчитаны конкретные блоки питания, чаще всего указывается в его маркировочных данных на этикетке изделия. Специалисты и любители, занимающиеся ремонтом ПК, знают, что номинал мощности встроенного в них БП наносится на этикетке крупными значками, перепутать которые ни с чем невозможно. Любители компьютерных игр, нуждающиеся в значительных энергетических ресурсах, при покупке выбирают ПК с блоком питания, имеющим максимальную мощность.

Виды блоков питания

По способу преобразования поступающего на вход напряжения известные образцы блоков питания подразделяются на трансформаторные и импульсные.

Трансформаторный блок питания

Трансформаторные БП сегодня – большая редкость; они используются только в старых образцах электронных изделий. К их недостаткам относят значительные габариты, большой вес и низкий КПД (за счет высоких тепловых потерь). Единственный их плюс –простота и надежность схемы.

Один из вариантов приведен ниже:

На основе этого схемного решения делаются блоки питания с регулировкой выходного напряжения от 1,2 до 37 В, рассчитанные на ток до 1,5 А (на стабилизаторах LM317T).

Еще более простые варианты БП, применяемые в прошлом веке, представлены трансформаторной схемой с диодным мостиком, на выходе которого при желании может быть включен фильтрующий пульсации конденсатор.

Такие схемы раньше использовались повсеместно. На их основе собирались БП, от которых питались все электронные устройства того времени.

Импульсный блок питания

В конце прошлого века на смену распространенным трансформаторным схемам пришли новые, более совершенные устройства, использующие импульсный способ преобразования энергии.

Такие блоки питания отличаются целым рядом достоинств, основные из которых:

Низкий вес импульсных устройств.
Малое энергопотребление (экономичность).
Небольшие габариты готового блока.

За все эти плюсы приходится расплачиваться определенными недостатками, которые характерны для импульсных приборов.

Во-первых, они имеют сложную схему с большим набором комплектующих и достаточно сложный в производстве импульсный трансформатор. Все это влияет на стоимость таких блоков, существенно превышающую тот же показатель для трансформаторных аналогов. Во-вторых, за счет импульсных преобразований на выходе устройств нередко наблюдаются сложно устранимые помехи. По этой причине для питания качественной звуковоспроизводящей аппаратуры по-прежнему используются старые трансформаторные схемы.

На выходе традиционных устройств также могут появляться искажения формы питающего напряжения, но их гораздо проще отфильтровать с помощью специальных корректирующих схем. Наличие в импульсном блоке питания трансформатора не должно смущать новичков в электронике. Этот элемент в данном конкретном случае выполняет несколько иную функцию, чем аналогичный преобразователь в трансформаторных схемах.

Лабораторные блоки питания (ЛБП)

Под блоками питания лабораторного типа понимаются устройства, используемые при проведении специальных исследований, а также при испытаниях и настройке электронной аппаратуры. Этим они в принципе отличаются от обычных бытовых устройств, используемых для питания переносимых гаджетов и девайсов.

Так называемые ЛБП должны обеспечивать на выходе регулируемое напряжение, регулируемое в широких пределах при токах в нагрузке, определяемых стоящими перед специалистом задачами.

Типовые лабораторные блоки питания выглядят примерно так, как на примере «лабораторника» PS-1502DD, которое расшифровывается так:

PS – от английского «Power supply», в переводе «источник питания».
1502 указывает на технические характеристики рассматриваемого устройства:

— Первые два знака в цифровой части маркировки указывают на то, какое максимальное напряжение сможет обеспечить на выходе этот блок (в данном случае это 15 В). — Последние две цифры в той же маркировке – максимальная величина тока, развиваемого в нагрузке данным изделием (2 А).

DD означает наличие цифровой индикации для выходных параметров (тока и напряжения).

Под словом «нагрузка», постоянно упоминаемым в этом тексте, понимается подключенная к БП, например, лампочка, вентилятор, микродвигатель и т.п. Кроме того, это может быть настраиваемая плата усилителя, электронной игрушки или любое другое миниатюрное устройство, нуждающееся во внешнем питании.

Пример работы с блоком

Чтобы включить блок и начать работу с ним – потребуется нажать кнопку «POWER», после чего ручкой регулировки выставляется нужное напряжение. Его величина отслеживается по показаниям на табло индикации. Если при этом к ЛБП уже подключена нагрузка, то на том же табло можно будет увидеть показания тока, протекающего через нее.

Пусть в качестве нагрузки выступает обычный вентилятор (кулер) от персонального компьютера, который необходимо проверить на исправность. На нем также нанесена маркировка (DC 12V 0,18А), напряжение питания 12 В и ток 180 мА.

При наличии лабораторного блока питания проверить вентилятор не составит труда. Для этого при подключенном к БП приборе нужно выставить по индикатору соответствующее напряжение и убедиться что на табло появляются показания тока, близкие к 180 мА.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎