Лабораторный блок питания: импульсный или линейный какой выбрать? Устройство, схемы и их сравнение. Импульсный блок питания или линейный: какой выбрать? Внешний линейный блок питания

Импульсный блок питания или линейный. История вопроса

Наверно ни для кого не секрет, что большинство специалистов, радиолюбителей и просто технически грамотных покупателей источников питания с опаской относятся к импульсным блокам питания, отдавая предпочтение линейным.

Причина проста и понятна. Репутация импульсных блоков питания серьезно подорвана еще в 80-х годах, во времена массовых отказов отечественных цветных телевизоров, низкокачественной импортной видеотехники, оснащенных первыми импульсными блоками питания.

Что мы имеем на сегодняшний день? Практически во всех современных телевизорах, видеоаппаратуре, бытовой технике, компьютерах используются импульсные блоки питания . Все меньше и меньше сфер применения линейных (аналоговых, параметрических) источников. Линейный источник электропитания сегодня в бытовой аппаратуре практически не найдёшь. А стереотип остался. И это не консерватизм, несмотря на бурный прогресс электроники, преодоление стереотипов происходит очень медленно.

Давайте попробуем объективно посмотреть на сегодняшнее положение и попробуем изменить мнение специалистов. Рассмотрим «стереотипные» и присущие импульсным блокам питания недостатки: сложность, ненадёжность, помехи.

Импульсный блок питания. Стереотип «сложность»

Да, импульсные блоки питания сложные, точнее сказать сложнее аналоговых, но намного проще компьютера или телевизора. Вам не нужно разбираться в их схемотехнике, так же как и в схемотехнике цветного телевизора. Оставьте это профессионалам. Для профессионалов там нет ничего сложного.

Импульсный блок питания. Стереотип «ненадёжность»

Элементная база импульсного блока питания не стоит на месте. Современная комплектация, применяемая в импульсных блоках питания, позволяет сегодня с уверенностью сказать: ненадёжность - это миф. В основном надежность импульсного блока питания, как и любого другого оборудования, зависит от качества применяемой элементной базы. Чем дороже импульсный блок питания, тем дороже элементная база в нем. Высокая интеграция позволяет реализовать большое количество встроенных защит, которые порой недоступны в линейных источниках.

Импульсный блок питания. Стереотип «помехи»

А какие достоинства импульсного блока питания?

Импульсный блок питания. Высокий КПД

Высокий КПД (до 98%) импульсного блока питания связан с особенностью схемотехники. Основные потери в аналоговом источнике это сетевой трансформатор и аналоговый стабилизатор (регулятор). В импульсном блоке питания нет ни того ни другого. Вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора — ключевой элемент. Поскольку основную часть времени ключевые элементы либо включены, либо выключены, потери энергии в импульсном блоке питания минимальны. КПД аналогового источника может быть порядка 50 %, то есть половина его энергии (и ваших денег) уходит на нагрев окружающего воздуха, проще говоря, улетают на ветер.

Импульсный блок питания. Небольшой вес

Импульсный блок питания имеет меньший вес за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса импульсного блока питания в разы меньше аналогового.

Импульсный блок питания. Меньшая стоимость

Спрос рождает предложение. Благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности сегодня мы имеем низкие цены силовой базы импульсных блоков питания. Чем больше выходная мощность, тем дешевле стоит источник по сравнению со стоимостью аналогичного линейного источника. Кроме того, главные компоненты аналогового источника (медь, железо трансформатора, радиаторы из алюминия) постоянно дорожают.

Импульсный блок питания. Надёжность

Вы не ослышались, надежность. На сегодняшний момент импульсные блоки питания надёжнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например, от короткого замыкания, перегрузки, скачков напряжения, переполюсовки выходных цепей. Высокий КПД обуславливает меньшие теплопотери, что в свою очередь обуславливает меньший перегрев элементной базы импульсного блока питания, что так же является показателем надёжности.

Импульсный блок питания. Требования к сетевому напряжению

Что творится в отечественных электросетях, вы наверно знаете не понаслышке. 220 Вольт в розетке скорее редкость, чем норма. А импульсные блоки питания допускают широчайший диапазон питающего напряжения, недостижимого для линейного. Типовой нижний порог сетевого напряжения для импульсного блока питания — 90…110 В, любой аналоговый источник при таком напряжении в лучшем случае «сорвется в пульсации» или просто отключится.

Итак, импульсный или линейный? Выбор в любом случае за вами, мы лишь хотели помочь вам объективно взглянуть на импульсные блоки питания и сделать правильный выбор. Только не забывайте, что качественный источник - это источник сделанный профессионально, на базе качественных комплектующих. А качество это всегда цена. Бесплатный сыр только в мышеловке. Впрочем последняя фраза в равной мере относится к любому источнику, и к импульсному и к аналоговому.

Какой выбрать блок питания: импульсный или линейный?

Выбор конечно же за вами, но мы хотим с вами поделится интересной и полезной информацией!

Большинство технических специалистов и покупателей с опытом, отнесутся с опаской, к импульсным блокам питания, еще в 80-е года, была серьезна подорвана репутация, начало пошло от массовых отказов работы, отечественных цветных телевизоров и импортной видеотехники, оснащенные импульсным блоком питания.

И что в итоге мы имеем? Практически вся бытовая техника, видеоаппаратура, телевизоры, компьютеры оснащены именно импульсными блоками питания и всё, меньше можно увидеть использование линейных блоков питания. Давайте, определим преимущества, надежность, недостатки импульсных блоков питания.

В чем заключается якобы сложность импульсных блоков питания? В том, что они сложнее аналогов, но проще чем компьютер и телевизор. И конечно же вам в этом думаю разбираться не нужно, этим пусть занимаются профессионалы.

Определим надежность импульсных блоков? Постоянная модернизация элементной базы импульсного блока питания и современная комплектация не является надежностью. А более правильно будет сказать, надежность импульсного блока питания заключается и зависит, от правильного применения элементной базы. Интеграция позволяет реализовать большое количество встроенных защит, которые и недоступны в линейных источниках.

Импульсные блоки питания, конечно же, надежнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных ситуаций, к примеру, от перегрузки, скачков напряжения, короткого замыкания, переполюсовки выходных цепей. И высокий КПД гарантирует меньшие теплопотери, что в свою очередь дает меньший перегрев элементной базы импульсного блока питания, что и является показателем надежности.

КПД импульсного блока питания. КПД – это коэффициент полезного действия, обозначение данного параметра определяет, на сколько эффективно блок питания, может преобразовать энергию, для комплектующих. Измерение идет в процентах, и чем выше к 100 % тем выше эффективность. КПД в импульсных блоках питания высокий до 98%. В аналоговом источнике питания основные потери это трансформатор и аналоговый стабилизатор, чего нет в импульсных блоках питания, вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора - ключевой элемент. И по сколько основную часть времени ключевые элементы включены или выключены, то потери энергии в импульсном блоке минимальны. КПД аналогового источника питания около 50% просто уходит на нагрев окружающего воздуха, в общем, вы их теряете.

Масса импульсного блока питания на много меньше аналогового. И маленький вес импульсного блока питания за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности.

И благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности сегодня мы имеем низкие цены силовой базы импульсных блоков питания. Чем больше выходная мощность, тем дешевле стоит импульсный блок питания, по сравнению с аналогичным линейным источником питания.

Какие требования к сетевому напряжению, у импульсных блоках питания? Для нас как вы знаете 220 Вольт в розетке, это, скорее всего редкость, чем норма. В импульсные блоки питания, допускается большой диапазон питающего напряжения, что не скажешь о линейных блоках.

И так, на чем остановиться, в выборе блока питания? Думаю, Вы сделаете правильный выбор и надеемся, что статья для вас была полезной и интересной. Доверьтесь профессионалам и выберите качественный источник питания, который сделан на базе качественных комплектующих!

Вы можете ознакомиться с блоками питания известных производителей

Вторичные источники питания являются неотъемлемой частью конструкции любого радиоэлектронного устройства. Они предназначены для того, чтобы преобразовывать переменное или постоянное напряжение электросети или аккумулятора в постоянное или переменное напряжение, требуемое для работы устройства, это блоки питания.

Виды

Источники питания бывают не только включены в схему какого-либо устройства, но и могут выполнятся в виде отдельного блока и даже занимать целые цеха электроснабжения.

К блокам питания предъявляется несколько требований. Среди них: высокий КПД, высокое качество выходного напряжения, наличие защит, совместимость с сетью, небольшие размеры и масса и др.

Среди задач блока питания могут числится:

• Передача электрической мощности с минимумом потерь;
• Трансформация одного вида напряжения в другое;
• Формирование частоты отличной от частоты тока источника;
• Изменение величины напряжения;
• Стабилизация. Блок питания должен на выходе выдавать стабильный ток и напряжение. Эти параметры не должны превышать или быть ниже определенного предела;
• Защита от короткого замыкания и других неисправностей в источнике питания, которые могут привести к поломке устройства, которое обеспечивает блок питания;
• Гальваническая развязка. Метод защиты от протекания выравнивающих и других токов. Такие токи могут приводить к поломкам оборудования и поражать людей.

Но зачастую перед блоками питания в бытовых приборах стоят только две задачи – преобразовывать переменное электрическое напряжение в постоянное и преобразовывать частоту тока электросети.

Среди блоков питания наиболее распространены два типа. Они различаются по конструкции. Это линейные (трансформаторные) и импульсные блоки питания.

Линейные блоки питания

Изначально источники питания изготавливались только в таком виде. Напряжение в них преобразовывается силовым трансформатором. понижает амплитуду синусоидальной гармоники, которая затем выпрямляется диодным мостом (бывают схемы с одним диодом). преобразуют ток в пульсирующий. А далее пульсирующий ток сглаживается с помощью фильтра на конденсаторе. В конце ток стабилизируется с помощью .

Чтобы просто понять, что происходит, представьте себе синусоиду – именно так выглядит форма напряжения, поступающего в наш блок питания. Трансформатор как бы сплющивает эту синусоиду. Диодный мост горизонтально рубит ее пополам и переворачивает нижнюю часть синусоиды наверх. Уже получается постоянное, но все еще пульсирующее напряжение. Фильтр конденсатора доделывает работу и «прижимает» эту синусоиду до такой степени, что получается почти прямая линия, а это и есть постоянный ток. Примерно так, возможно, чересчур просто и грубо, можно описать работу линейного блока питания.

Плюсы и минусы линейных БП

К преимуществам относится простота устройства, его надежность и отсутствие высокочастотных помех в отличие от импульсных аналогов.

К недостаткам можно отнести большой вес и размер, увеличивающиеся пропорционально мощности устройства. Также триоды, идущие в конце схемы и стабилизирующие напряжение снижают КПД устройства. Чем стабильнее напряжение, тем большие его потери будут на выходе.

Импульсные блоки питания

Импульсные блоки питания такой конструкции появились в 60-ых годах прошлого века. Они работают по принципу инвертора. То есть, не только преобразуют постоянное напряжение в переменное, но и меняют его величину. Напряжение из электросети попадая в прибор выпрямляется входным выпрямителем. Затем амплитуда сглаживается входными конденсаторами. Получаются высокочастотные импульсы прямоугольной формы с определенным повторением и длительностью импульса.

Дальнейший путь импульсов зависит от конструкции блока питания:

• В блоках с гальванической развязкой импульс попадает в трансформатор.
• В БП без развязки импульс идет сразу на выходной фильтр, который срезает нижние частоты.

Импульсный БП с гальванической развязкой

Высокочастотные импульсы из конденсаторов попадают в трансформатор, который отделяет одну электрическую цепь от другой. В этом и заключается суть . Благодаря высокой частотности сигнала эффективность трансформатора повышается. Это позволяет снизить в импульсных БП массу трансформатора и его размеры, а, следовательно, и всего устройства. В в качестве сердечника используются ферромагнитные соединения. Это также позволяет снизить габариты устройства.

Конструкция такого типа предполагает преобразование тока в три этапа:

1. Широтно-импульсный модулятор;
2. Транзисторный каскад;
3. Импульсный трансформатор.

Что такое широтно-импульсный модулятор

По-другому этот преобразователь называется ШИМ-контроллер. Его задача состоит в том, чтобы изменять время, в течении которого будет подаваться импульс прямоугольной формы. меняет время, в течении которого импульс остается включенным. Он меняет время, в которое импульс не подается. Но частота подачи при этом остается одинаковой.

Как стабилизируется напряжение в импульсных БП

Во всех импульсных БП реализован вид обратной связи, при котором с помощью части выходного напряжения компенсируется влияние входного напряжения на систему. Это позволяет стабилизировать случайные входные и выходные изменения напряжения

В системах с гальванической развязкой для создания отрицательной обратной связи применяются . В БП без развязки обратная связь реализована делителем напряжения.

Плюсы и минусы импульсных БП

Из плюсов можно выделить меньшую массу и размеры. Высокий КПД, за счет снижения потерь, связанных с процессами перехода в электрических цепях. Меньшая цена в сравнении с линейными БП. Возможность использования одних и тех же БП в разных странах мира, где параметры электросети отличаются между собой. Наличие защиты от короткого замыкания.

Недостатками импульсных БП является их невозможность работы на слишком высоких или слишком низких нагрузках. Не подходят для отдельных видов точных устройств, поскольку создают радиопомехи.

Применение

Линейные блоки питания активно вытесняются их импульсными аналогами. Сейчас линейные БП можно встретить в стиральных машинах, СВЧ-печах, системах отопления.

Импульсные БП применяются почти везде: в компьютерной технике и телевизорах, в медицинской технике, в большинстве бытовых приборов, в оргтехнике.

Недавно обозревался лабораторный блок питания на 1 канал и в каментах некоторые вопрошали - а можно ли соединять последовательно или параллельно?
Можно! Т.к. в моих обзорах находились те, кто не понимал, что такое телеграфный трансивер и пассивное питание 48в, то для них поясняю.
Это блок питания лабораторный для паял 80 уровня. Вам он не нужен.
ШОК!!1 Этот бп был куплен на свои деньги.

Был куплен в 2009 году на ебее немецком, там его уже нет. Стоил вроде 180 евров или типа того. Вот производитель этой модели
В продаже есть подобные модели этого же производителя.

Вобщем моя история начиналась с батареек еще при совке. У нас был трикотажный магазин в торце хрущобы нашего квадрата и там бывали батарейки, особенно квадратные. Старые паялы должны знать, насколько дефицитными они были и как не было простых отдельных держателей для круглых батареек, которые не были таким дефицитом, но не годились из-за невозможности присоединить провод.

Потом в книжках я нашел схемы простых регулируемых бп на трансформаторе звука или кадров от теликов. Но эти простые схемы не обеспечивали стабилизации, т.к. у трансформатора не было запаса по мощности и напряжение просаживалось. Так что одним вечером я собрал хорошую схему на трансформаторе от усилителя. Правда ее защита от кз работала плохо и транзистор все равно пробило.

Потом я пользовался АТ блоком питания, он выдерживал кз, но вот провода не замкнулись один раз, а замкнулись много раз и быстро, что было недостаточно для срабатывания защиты и транзисторы опять вылетели. Потом я пользовался бп попроще и вот решил, что наконец-то надо купить хороший, годный бп с защитами и стабилизациями и чтобы был двухполярный.

Представляю вам шедевр китайского блокопитанийстроения - 3х канальный с защитой (ограничением) по току, регулировкой тока, последовательным или параллельным включением 2х каналов и 5в/1а 3й канал.

Чем же крут этот бп по сравнению с другими китайцами?
- Высокий кпд за счет переключения вторичных обмоток при регулировке выходного напряжения. На входе регулятора напряжение превышает выходное на несколько вольт, а не подается постоянно максимальное в 35-40 при токе 3-5а, что сделало бы линейный бп печкой.

По транзистору на 1а выходного тока. Обычно в дешевых бп стоит 1 транзистор на 2-3а и пассивный радиатор, что приводит к выходу из строя этот самый транзистор при кз, т.к. через него течет импульсный прерывистый ток при множественных кз, что собственно и вызвало пробой у меня в самодельных бп.
Т.е. страшно не само кз, а прерывистый максимальный ток.
Тут этот ток распределяется по транзисторам равномерно.

Активное охлажение с термовыключателем на радиаторе.
Благодаря коммутации вторичных обмоток, на транзисторах выделяется не очень много тепла, как в дешевых бп.

Возможность соединить последовательно и получить до 60в или же параллельно и получить 6-10а в зависимости от модификации бп. Про модификацию будет отдельно линк в конце.

Реально мощные трансформаторы соответствующего габарита. Общий вес бп порядка 11кг.

Каждый канал имеет свой трансформатор и плату управления.