захранващ адаптер

A захранващ адаптер (На английски: Power Supply Unit, PSU) е независимо устройство или модул за подаване на енергия към устройства или модули, които изискват различни напрежения и токове от тези, предоставени от електропреносната мрежа. Изходното напрежение и максималният изходен ток могат да бъдат фиксирани или променливи.

Съдържание

видове

Захранванията се разделят на импулсни и трансформаторни; последният все още е регулиран и нерегламентиран. Всички те се предлагат в различни дизайни в зависимост от целта.

Днес импулсните захранвания се използват в голяма степен - но не изключително -. Те работят с по-високи честоти от честотата на мрежата - типичните стойности са в диапазона от няколко 10 kHz до няколко 100 kHz. Това позволява използването на по-малки и леки трансформатори и по-висока степен на ефективност при една и съща мощност. Практически всички импулсни захранвания осигуряват регулиран DC напрежение или регулиран такъв Постоянен ток. Има специални захранвания, които могат да се експлоатират само под товар, тъй като при отворени връзки би се натрупало такова високо напрежение, което би се самоунищожило. В зависимост от типа, те варират или честотата на превключване, или съотношението на широчината на импулса, което избягва загубите на енергия. Въпреки че се нуждаят от повече компоненти от трансформаторните захранвания, сега те са повече от конкурентни поради увеличените разходи за суровини и цени на енергията.

Трансформаторните захранвания имат по-проста структура от захранващите в режим на превключване, както е показано на фигурата вдясно: Те съдържат трансформатор (1), чиято първична намотка се захранва директно с променливото напрежение на мрежата и честотата на мрежата. Той преобразува напрежението до необходимата изходна стойност или стойности и осигурява галванична изолация от мрежата. Автотрансформаторите могат да се използват за захранвания без галванична изолация. Вторичното променливо напрежение на трансформатора се преобразува в постояннотоково с помощта на токоизправител (2) и изглаждащ кондензатор (3), следният линеен регулатор (4) осигурява постоянното изходно напрежение с необходимите топлинни загуби. Тъй като линейният регулатор (4) не се използва за нерегулирани захранващи блокове, те не осигуряват постоянно изходно напрежение, а могат да бъдат произведени рентабилно и с по-малко компоненти. Понякога нерегулираните захранвания на трансформатора се състоят само от мрежовия трансформатор, след което те излъчват променливо напрежение.

Захранванията за постоянен ток под формата на източник на постоянен ток са по-рядко срещани. От тях се изисква, например, да работят с полупроводникови лазери или в зарядни устройства за зареждане на акумулатори. Освен това в този работен режим могат да се използват универсални лабораторни захранвания.

Дизайн

Захранванията се предлагат в различни дизайни, в зависимост от целта и изходната мощност, която трябва да се осигури:

Включени захранващи устройства

Захранващи блокове са захранващи блокове, които образуват единица с щепсела. Те се използват за малки услуги; Малък тук означава по-малко от 10 W при конвенционален дизайн и по-малко от 50 W при захранвания с превключен режим. Щепселът за свързване към променливотоковото захранване е интегриран в корпуса на захранващия блок. Изходът на ниското напрежение обикновено се води към устройството, което се захранва чрез кабел, но има и типове, които имат гнездо от страната на ниското напрежение, напр. USB зарядни устройства.

Включващите се захранвания понякога на шега се наричат "Стена брадавица" определен. В немския превод на книгата на Дъглас Адамс Salmon in Doubt те се наричат "Bammeldinger" се отнася до [1], от една страна, поради многото вариации в нивата на ток, електрическото напрежение и съединители и трудността да се комбинират вграден захранващ блок и свързаното с него устройство без грешки.

Превключване на тока

Междувременно почти всички включени захранвания са проектирани като захранвания с превключен режим, които са не само значително по-леки и по-малки от трансформаторните, но и имат по-ниска консумация на енергия на празен ход и са по-ефективни в експлоатация. Освен това изходното напрежение е по-стабилно, отколкото при нестабилизираните конвенционални захранвания. Като правило те са устойчиви на късо съединение и благодарение на широкообхватния вход в диапазона от 85 V до 250 V могат да работят при всички често срещани мрежови напрежения в света. Въпреки това, поради високите честоти на превключване, възникващи вътре, те генерират повече смущения в електрическата мрежа, което прави необходимите мерки за предотвратяване на смущения. Загубата на мощност на празен ход е законно ограничена до 1 ват от ЕС.

Различни съединители и напрежения се използват при свързване към устройството, което се доставя. Някои от свързващите щепсели са механично стандартизирани, но редовно се добавят нови варианти, специфични за производителя. Щепселите и тяхната полярност не са стандартизирани, така че всяко устройство обикновено изисква собствено захранване. В случай на захранвания за мобилни телефони, USB щепселът вече е стандартизиран в цяла Европа за клас устройства на смартфони (европейски стандарт EN 62684: 2010). [2] Кухи щепсели и гнезда могат да бъдат намерени на много устройства, като първите са за предпочитане пред щекерите, тъй като вторите временно причиняват късо съединение, когато са включени и трябва да бъдат включени или откачени само когато захранващият блок е мъртъв.

Захранване на трансформатора

В миналото прости конструкции, състоящи се от трансформатор, токоизправител и филтриращ кондензатор, бяха използвани в много захранващи устройства, чиято електрическа ефективност е доста под 50% при пълно натоварване. Днес те се срещат само в специални случаи. С изключение на устройствата, маркирани със "стабилизиран", няма регулатор на напрежението; различни изходни напрежения се постигат чрез превключване на крановете за навиване на трансформатора. Напреженията в отворена верига на нерегулираните устройства често са много по-високи от посоченото номинално напрежение. Трансформаторите съдържат самовъзстановяващ се или невъзстановим термичен предпазител, последният става неизползваем след претоварване. Вградените захранващи устройства с изходно напрежение съдържат само един трансформатор.

Трансформаторните захранвания често са проектирани за ниско тегло и ниски разходи, те използват максимално желязната сърцевина, която също често е с по-ниско качество, което означава, че няколко вата се извличат от електропреносната мрежа дори без свързан потребител или без консумация на енергия. Горното обстоятелство доведе до включване на захранващите източници в критиката на природозащитниците. През 1998 г. BUND изчислява в медийна кампания, че средно голяма атомна електроцентрала може да бъде спасена чрез последователно изключване/изваждане на всички захранвания (не само на захранващи устройства с включване) на електрически устройства, които не работят в немскоговорящите страни.

Маркировки

Използват се следните маркировки:

Полярност: DC захранващите модули имат положителна или отрицателна полярност, която е маркирана със символите, показани на съседната илюстрация и съответства на полярността на вътрешния полюс на щепсела и контакта. Полярността на захранващия блок трябва да съвпада с тази на устройството, работещо с него, за да се предотврати повреда (обикновено унищожаване на цялото устройство).
„Стабилизирано“ означава, че изходното напрежение запазва номиналната си стойност, дори когато системата работи на празен ход. (Намира се само на трансформаторни захранвания.)
Изход: xx волта ⎓ означава изправено, филтрирано напрежение; съдържа компоненти с променливо напрежение, когато на празен ход изходното напрежение понякога се повишава значително над номиналното напрежение.
Изход: xx волта AC или

означава променливо изходно напрежение (напр. за приказни светлини).

Спецификацията на напрежението е последвана от спецификацията на максималния ток за източване или изходната мощност.

Има и символи и пиктограми:

Зачеркнати кошчета за боклук: съгласно Наредбата за електронния скрап излезлите от употреба устройства не принадлежат към остатъчните отпадъци
Двоен квадрат: защитна изолация на части под напрежение
Стилизирана къща: да се използва само на закрито
Марка CE: Свободна търговска марка за Европейския съюз. Чрез поставяне на маркировката CE лицето, което пуска продукта на пазара, потвърждава, че продуктът отговаря на специфичните за продукта европейски директиви на ЕС.
Припокриващи се кръгове, разделени с линия: защитно разделяне между мрежата и изходното напрежение (безопасно свръхниско напрежение)

Самостоятелни устройства

Захранвания с фиксирано напрежение

За средна мощност (10–200 W) има широк набор от захранвания с общи изходни напрежения (едно или повече преки или променливи напрежения) под формата на външни модули, които се захранват чрез захранващ кабел, който е частично включен в устройството и потребителя чрез изходяща линия захранване с щепсел на устройството.

Използването на външни захранващи устройства, за разлика от интегрираните в устройството захранващи устройства, предлага на производителите на устройства някои важни предимства:

Чрез използването на закупени, стандартизирани външни захранвания се избягват разходите за развитие и рисковете. В допълнение към чисто функционалните аспекти, това се отнася преди всичко за аспектите на безопасността и електромагнитната съвместимост, които допринасят значително за усилията за развитие на захранващ блок.
Външните захранващи устройства са стандартизирани масово произвеждани артикули, които се произвеждат и предлагат много евтино, което има положителен ефект върху общите разходи на устройството.
Адаптацията на устройството към специфичните за страната захранващи мрежи се свежда до подходящ избор на външния блок за захранване.
Оценката и проверката на устройства, които работят с външни захранващи устройства, по отношение на тяхното съответствие с приложимите правни разпоредби, напр. Б. в контекста на одобрение на продукт, обикновено е значително по-евтин, отколкото за устройства с интегрирани захранвания, тъй като опасното мрежово напрежение не се въвежда в самото устройство.
Одобрен захранващ блок може да се използва за няколко устройства с изключително ниско напрежение.

Този дизайн (например за принтери или лаптопи) също рядко има превключвател на захранването, така че може да се спести малко енергия чрез използване на превключващи се гнезда. Въпреки това, по-специално мастиленоструйните принтери често извършват сложен самопроверка след цялостно прекъсване на мрежата, при което много мастило се изхабява ненужно.

Лабораторни захранвания

Така наречените лабораторни захранвания, наричани още лабораторни захранвания, са устройства, които могат да се експлоатират по различни начини. Те обикновено имат непрекъснато регулируемо ограничение на напрежението и регулируемо ограничение на тока, както и дисплей за ток и напрежение.

Вградено захранване

С по-висока мощност (над 100 W), захранващите блокове в устройствата или шкафовете за управление често са проектирани като възли или вградени устройства. Тогава изискванията за контактна защита са по-ниски. От друга страна обаче интегрирането на захранването увеличава изискванията за сигурност на цялостното устройство, тъй като това вече е напр. Б. по отношение на защитата от контакт, разстоянията на пълзене и устойчивостта на пренапрежение или защитното заземяване трябва да отговарят на изискванията, които преди това са били поставени само на отделното захранване.

Вградените устройства или вградените захранвания също често се използват, когато са необходими множество напрежения, например в компютри, телевизори, видео рекордери, факс машини или лазерни принтери.

DC превключващ преобразувател

Захранванията се използват и в мрежи с постояннотоково напрежение (самолети, моторни превозни средства, слънчеви системи), когато трябва да се трансформират напрежения или се изисква променливо напрежение. Те обаче обикновено не се наричат захранващ блок.

Един пример са захранванията, вградени в мощни аудио усилватели за работа в бордовата мрежа на автомобила за напрежение, които често генерират напрежения над ± 40 V за изходните етапи от 12 V (бордова мрежа). Там се използват DC/DC превключващи захранващи устройства, които съдържат инвертор и трансформатор с последващо коригиране.

DC чопърите се използват в диапазона на ниска мощност (под 5 W) като капсулирани хибридни модули за електрически изолирано захранване на компоненти.

Типични приложения са линейните интерфейси на телефонни модеми или мрежови карти, модерни компютърни дънни платки и мощни графични карти, които генерират своите работни напрежения възможно най-близо до потребителя от напреженията, доставяни от захранващия блок на компютъра. преобразувател на точката на натоварване ).

Инверторите генерират променливо напрежение от мрежи с постояннотоково напрежение, напр. Б. като щепселен захранващ адаптер в моторни превозни средства или постоянно монтиран в мрежи с пряко напрежение на слънчеви системи.