Превключени захранващи устройства „SMPS“ (превключени Mo
Превключващите захранвания практически изтласкаха традиционните линейни захранвания от пазара и в момента са най-популярната и най-голямата група захранвания. Неговите предимства пред линейните захранвания са по-малък размер, по-малко тегло, по-висока ефективност и капацитет и изгодна цена. Недостатъците са сложността на конструкцията и по-високото ниво на смущения, генерирани от захранването и по-високото ниво на смущения на изхода.
Трите най-често срещани типа импулсни захранвания са:
Принцип на работа на импулсното захранване
При импулсно захранване модулацията на ширината на превключващия сигнал се прилага чрез ШИМ (Pulse Width Modulation), т.е. изходното напрежение на захранването се контролира чрез промяна на времето на активния цикъл при постоянна, постоянна честота.
Фигурата по-долу показва принципа на работа на ШИМ.
U - напрежение
Uin - входен волтаж
Uout - изходно напрежение
т - цикъл (броят на циклите в секунда е честотата в Hz, kHz или MHz)
t1 - продължителност на импулса (високо състояние)
t2 - липса на импулс
U - напрежение
Uin - входен волтаж
Uout - изходно напрежение
т - цикъл (броят на циклите в секунда е честотата в Hz, kHz или MHz)
t1 - продължителност на импулса (високо състояние)
t2 - липса на импулс
Съкращаването на времето на импулса (t1) води до намаляване на средната стойност на изходното напрежение (Uout) и обратно: удължаването на времето на импулса (t1) води до увеличаване на средната стойност на изходното напрежение (Uout). Това може да се види на графиките по-горе:
Средната стойност на изходното напрежение може лесно да бъде изчислена със следната формула:
Схема и описание на работата на импулсното захранване:
1 - входно променливо напрежение
3 - входен филтър
4 - Мостов токоизправител Graetz
5 - адаптер транзистор
7 - оптоизолатор (галванична изолация)
8 - импулсен трансформатор
10 - изходен филтър
11 - изходно напрежение DC
1 - входно променливо напрежение
3 - входен филтър
4 - Мостов токоизправител Graetz
5 - адаптер транзистор
7 - оптоизолатор (галванична изолация)
8 - импулсен трансформатор
10 - изходен филтър
11 - изходно напрежение DC
Ето няколко предложения за това какво да търсите при закупуване на импулсно захранване.
Входен волтаж
В Полша и Европейския съюз напрежението в мрежата е 230 V AC (с изключение на Великобритания - 240 V AC). Стандартите позволяват отклонение от 10%, т.е. мрежовото напрежение може да бъде между 207 V и 253 V AC. Поради това е препоръчително да изберете захранване с широк диапазон на входното напрежение, напр. 100-264 V AC.
Входящ ток (макс. Ток на пускане)
След включване на захранването се генерира голям токов импулс, който може да достигне високи стойности в зависимост от производителността на захранването., няколко десетки в ампери за период от 1 период, т.е.при 50 Hz AC, тази стойност може да бъде 20 ms. Това явление е причинено от зареждане на входните кондензатори. Това може да е проблем, напр. когато свързвате множество захранвания едновременно или когато използвате по-високо захранване. Високият стартов ток може да стартира защитата на електрическата мрежа (предпазители, прекъсвачи и др.). Решението на тази ситуация е да замените предпазителите от пренапрежение с тип C или D.
Това е процентът на изходната мощност на постоянен ток (доставя се от захранването) и входната мощност на променлив ток (взета от мрежата), изразен като процент.
Ефективността се посочва с буквата "ета" на гръцката азбука: η. Във всеки енергиен преобразувател част от поетата мощност се превръща в загуба, а ефективността помага да се определи загубата на мощност. Струва си да се обърне внимание на този параметър, тъй като колкото по-висока е ефективността, толкова по-малко енергия се губи, което води до по-ниска температура в захранването, което води до по-голяма надеждност и по-дълъг живот на оборудването. Понастоящем произведените импулсни захранвания имат ефективност до> 90% (трансформаторните/линейните захранвания имат по-ниска енергийна ефективност от не повече от 50%).
η Ефективност, изразена като процент
Паут Изходяща мощност
ПИН - входна мощност
η Ефективност, изразена като процент
Паут Изходяща мощност
ПИН - входна мощност
Пример 1
Имаме 100 W изходно захранване, което черпи 117,6 W от мрежата. Изчислете ефективността.
За повечето захранвания са посочени изходна мощност и ефективност. Производителите не посочват в спецификацията колко енергия консумира захранването. Това може лесно да бъде изчислено чрез заместване на стойностите в преобразуваната формула.
Пример 2
Имаме 150 W изходно захранване с ефективност от 86%. Изчислете мощността, извлечена от електрическата мрежа.
Също така можем лесно да изчислим загубата на мощност поради топлина в захранването (Pd - загуба на мощност), като прилагаме тази проста формула (изваждане на изходната мощност от консумираната мощност).
В този случай топлинните загуби са 24,4 W при пълно натоварване. Тези 24,4 W увеличават температурата вътре в корпуса и загряват вътрешните компоненти.
MTBF - средно време между неизправността
Изразява се в часове и информира за надеждността на оборудването.
Този параметър много често се тълкува погрешно. Например, захранването има MTBF от 700 000 часа или близо 80 години. Това не означава, че захранването ще работи правилно толкова дълго.
Методите и техниките за изчисление на MTBF са въведени от американската армия през 1965 г., едновременно с публикуването на модела MIL-HDBK-217. Включваше различни електронни компоненти напр. нива на повреда на кондензатори, резистори, транзистори. Методите за изчисляване на честотата на отказите са публикувани в този модел. Това трябваше да въведе стандарти за надеждност на електронното оборудване и военното оборудване.
В допълнение към модела MIL-HDBK-217 се използват и други методи за изчисляване на параметри MTBF, които могат да бъдат намерени в техническите данни на електронното оборудване. Всеки модел има различен алгоритъм за изчисляване на надеждността. Примери за методи: HRD5, Telcordia, RBD, модел на Markow, FMEA/FMECA, анализ на дървото на грешки, HALT.
Познавайки MTBF времето, можем да изчислим вероятността от повреда на оборудването преди изтичането на MTBF времето. Това е много полезна информация, която ви позволява да диагностицирате системна грешка. Принципът е принципно прост: колкото по-висок е MTBF, толкова по-надеждно е оборудването.
Не забравяйте, че MTBF винаги посочва времето, след което надеждността на оборудването намалява до 36,8%.
Защо? Трябва да въведем формула за надеждност на изчисленията.