DSO138 Цифровой Осциллограф
   /       /       /    Из чего состоит импульсный блок питания часть 2


Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Я уже выкладывал видео по отдельным частям блока питания, но подумав решил, что делал это неправильно, а точнее, не совсем последовательно и решил исправиться.
Этой статьей я начинаю небольшой цикл из серии - "как это работает", где попробую показать поочередно все узлы типового импульсного блока питания, а также рассказать их предназначение и возможные места отказа компонентов.

Как я уже рассказывал, типовой блок питания состоит из следующих узлов:
1. Входной фильтр и выпрямитель с фильтрующими конденсаторами.
2. ШИМ контроллер и транзисторы инвертора.
3. Силовой трансформатор и цепи гашения выбросов.
4. Выходной выпрямитель, конденсаторы выходного фильтра и цепь обратной связи.

Если нарисовать упрощенную блок схему, то выглядеть это будет так. Бывают конечно некоторые исключения, но в целом картина будет очень похожа.
В качестве исключения скажу, что еще существуют блоки питания с переключаемыми конденсаторами, но это уже экслюзив.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Почти все узлы в свою очередь можно также разделить на составляющие части, потому возможно я буду описывать это отдельно, но сегодня я расскажу о том, с чего начинается импульсный блок питания. Например в планах выделить отдельное видео для описания корректоров коэффициента мощности.
А начинается блок питания со входного помехоподавляющего фильтра, выпрямителя и фильтрующих конденсаторов.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Первой идет защита, включающая в себя предохранитель, варистор, термистор и резистор для разряда входного помехоподавляющего конденсатора
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Вторым идет фильтр от помех, попадающих от блока питания в сеть.
Он включает в себя конденсаторы Х и Y классов, а также синфазный дроссель.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Ну а последним будет выпрямитель и фильтрующие конденсаторы.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Хотя я уже рассказывал о входном фильтре и элементах защиты, но все таки немного отвлекусь на них и здесь.
Нормальный входной фильтр выглядит примерно так.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Как вариант так. Здесь также виден дроссель, конденсаторы, предохранитель и варистор.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Или вот фильтр блока питания Менвелл.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Вообще как я говорил, фильтр импульсного блока питания вещь не только важная, а часто и довольно сложная. иногда сложность и количество элементов фильтра становится сопоставимой с простеньким блоком питания. Например вот схема более сложного фильтра.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Кстати, подобные фильтры продаются как отдельные устройства, например от того же Менвела.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Мало того, сверху производитель даже указал схему, что весьма непривычно.
Вообще подобные фильтры попадались в отечественной компьютерной технике, до сих пор дома один такой лежит.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Но в любом случае ключевым элементом фильтра является двухобмоточный дроссель, благо определить его наличие весьма несложно.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Но попадаются весьма экономичные производители (которым не мешало бы по рукам надавать), которые вместо него ставят перемычки, понятно что они ничего не фильтруют.
Чаще всего они попадаются в самых дешевых блоках питания. Хотя у меня были исключения, в дорогом блоке были, а в дешевом стоял дроссель.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Не менее важным элементом является предохранитель. Для начала они бывают разные, а то и вообще заменяются резистором.
Нет, конечно есть специальные резисторы, но в итоге ставят обычные.
Для начала предохранители бывают разных типов и размеров. Такой маленький как на фото я бы не назвал хорошим.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

А вот правильный вариант, он мало того что больше, так еще и защищен термоусадкой. И дело не в том, что больше - лучше, мы ведь не по Фрейду определяем размер предохранителя. Просто у большего предохранителя больше расстояние между выводами, потому разрыв цепи более надежен.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Обычно принято считать, что предохранитель должен защищать технику. Это так, но лишь наполовину. Если в схеме стоит варистор, то в случае превышения напряжения он начнет его ограничивать и в итоге спалит предохранитель, защитив тем самым технику. Мне попадалась фирменная техника, на которую подавали более 300 Вольт после отгорания нуля, после замены варистора и предохранителя все работало как и раньше.
Если варистора нет, то предохранитель выполняет только функцию защиты вашей электропроводки.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Маркировка варисторов очень проста. Три цифры, первые две значение, третья - множитель. Например в блоках питания ставят варисторы на 470 Вольт, маркировка 471.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Ну и конечно же конденсаторы. Я рассказывал о них в отдельном видеоролике, потому коротко.
Во первых конденсаторы Y типа легко спутать с варисторами, так как они имеют похожую маркировку, цвет и размеры. но у варисторов обычно маркировка проще, а Y конденсаторы толще и меньше. потому просто внимательно читайте маркировку.
С конденсаторами X типа, на фото он справа, все гораздо проще, ищем маркировку X1 или X2, а также указание рабочего напряжения.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Безопасные конденсаторы обычно имеют больше количество маркировки, потому отличить их можно даже по внешнему виду.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

И соответственно X типа. Они бывают еще в корпусе голубого цвета, их можно увидеть в начале видео.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Следующим после всех фильтров идет выпрямитель. Его задача проста, получить из переменного тока постоянный, но и здесь могут ждать сюрпризы.
Обычно для выпрямления в импульсных блоках питания применяют диодный мост, это как бы понятно и естественно.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Но некоторые производители умудряются экономить даже на этом. У меня где-то валяются копеечные блоки питания в которых применен однополупериодный выпрямитель, а по сути только один диод.
В таком варианте уровень пульсаций на выходе выпрямителя будет существенно больше при той же емкости. Его конечно можно доработать, установив недостающие три диода, но если на нем так сэкономили, то дешевле его выкинуть.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Диодный мост может быть выполнен из отдельных диодов, либо на базе диодной сборки, что конечно куда удобнее.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Кстати меня как-то спрашивали, а надо ли устанавливать диодную сборку на радиатор. Скажем так, это зависит от многих факторов, но если блок питания имеет пассивное охлаждение, то лучше привинтить к ней небольшой радиатор, например как сделано в блоках питания Менвелл.
Причем на фото блок питания мощностью всего 150 Ватт.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

У блоков питания небольшой мощности чаще всего стоит только один конденсатор, хотя мне встречались и исключения.
Чаще всего эти блоки питания рассчитаны на широкий диапазон питающего напряжения.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

У более мощных блоков питания вы скорее всего увидите вот такой переключатель. Он позволяет переключать диапазон входного напряжения в режим 110 или 220 Вольт.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

При этом рядом будут находиться два конденсатора. Это все конечно необязательно, бывают мощные блоки питания с одним конденсатором и об этом я обязательно расскажу, Также встречаются маломощные с двумя конденсаторами, просто чаще всего сделано так, как видно на фото.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

В сети я встречал заблуждения и некоторое непонимание процессов, происходящих при переключении напряжения, попробую объяснить.
В обычном для нас режиме выключатель разомкнут и к выходу диодного моста подключены два последовательно включенных конденсатора.
Резисторы нужны для разряда конденсаторов и небольшого выравнивания напряжения на них.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Так как не у всех в розетке 220 Вольт, а иногда бывает и в два раза меньше, то придумали простой вариант переключения.
Если замкнуть выключатель, то средняя точка соединения конденсаторов подключается к одному из входных контактов, диодный мост при этом начинает работать как два диода.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Если диоды поставить немного по другому, то схема становится более понятной.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

И превращается в два однополупериодных выпрямителя, но включенных так, что один заряжает первый конденсатор от положительной полуволны, а второй делает то же самое со своим конденсатором, но от отрицательной. В итоге два меньших напряжения складываются и получаются полные 300-310 Вольт. Называется эта схема - выпрямитель с удвоением напряжения. Такой финт возможен только на переменном токе, благо много лет назад он выиграл в соревновании с постоянным.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Но у такого решения есть и небольшой минус. Так как схема работает в режиме удвоения, то если замкнуть выключатель при наших 220 Вольт, можно получить печальный результат. Выпрямитель попытается зарядить конденсаторы до напряжения в 310 Вольт каждый, а они обычно рассчитаны всего на 200.
В лучшем случае у них вздуются крышки и вся комната будет напоминать банку с молоком.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Но у меня были случаи и похуже, когда конденсатор просто разрывало и на плате оставалось только резиновое донышко.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Главное в такой ситуации, чтобы отлетевшая крышка не попала куда нибудь в важный орган, например глаз.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Следующий важный вопрос, который мне задают очень часто, это как определить необходимую емкость входного конденсатора.
Обычно рекомендуется емкость в микрофарадах равная мощности блока питания в Ваттах, но здесь также есть свои нюансы, попробую рассказать и показать на графиках.
В первом примере сетевое напряжение нормальное и емкость с запасом, видны небольшие пульсации.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Вот входное напряжение немного просело, все в порядке, за исключением того, что пульсации приблизились к желтой зоне, но пока это не критично.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Вернем напряжение в норму, но увеличим нагрузку. сразу видно что растет размах пульсаций, такой режим уже может быть вреден для входного конденсатора, в итоге у него снижается срок службы.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Оставим ту же мощность, но снизим входное напряжение. Амплитуда пульсаций немного возрастает, так как недостаток напряжения инвертор пытается компенсировать большим временем, в течение которого отбирается энергия от конденсатора. Вредно, но все работает.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Опустим напряжение еще ниже, ведь бывают такие ситуации, причем не обязательно на длительное время, например запуск компрессора холодильника или кондиционера при слабой сети может дать заметную просадку.
Напряжение на конденсаторе падает ниже красной зоны, т.е. на выходе блока питания мы увидим пульсации с частотой 100 Герц, это уже плохо.

Еще один эксперимент, поднимем немного напряжение, но уменьшим емкость конденсатора, результат такой же как и был, только размах пульсация стал больше, теперь это еще и очень вредно для конденсатора.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

В приличных блоках питания обычно ставят конденсатор с большим запасом, это необходимо для стабильной работы в широком диапазоне питающего напряжения и увеличения срока службы конденсаторов.
Например блок питания монитора, мощность около 40-50 Ватт, конденсатор стоит с емкостью в 120мкФ, хотя при расчете только для 220 Вольт хватило бы и 47-56 мкФ. Мы же не думаем что производитель сделал это по доброте душевной.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Для улучшения параметров блока питания можно увеличить емкость конденсаторов, например поставив параллельно еще пару. но учтите, конденсаторы обязательно должны иметь одинаковую емкость, а желательно еще и быть при этом одинаковыми.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Так поступают производители некоторых блоков питания, здесь четыре конденсатора попарно соединены параллельно-последовательно.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Но также можно поставить один конденсатор по общей шине 310 Вольт, но в этом случае он должен быть минимум на 400 Вольт.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Я так дорабатывал блоки питания для мощного регулируемого блока. Ниже видно выпаянный переключатель входного напряжения, рекомендую делать это и другим, так как раз в год и выключенный блок питания может сгореть. :)
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Еще один популярный вопрос, какие конденсаторы лучше ставить, фирма, марка и т.п.
В китайских блоках питания часто стоят либо подделки под фирменные, либо просто дешевые безымянные конденсаторы. Они конечно хуже чем фирменные, но практика показывает, что в данной цепи это не критично.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Главное чтобы конденсатор не оказался "матрешкой", потому лучше измерить им емкость и дальше принять решение, поменять или добавить им дополнительно другие.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

В фирменных блоках питания конечно стоят нормальные конденсаторы, подделки или безымянные не попадались.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

А теперь по поводу производителей. На самом деле к качеству входного конденсатора предъявляются не такие жесткие требования как в выходным. Но если хочется как лучше, то я бы советовал отказаться от нонейма и посмотреть в сторону фирменных конденсаторов.
Выбор их довольно большой, например Ниппон.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Или Samwha, которая раньше была Самсунгом, относительно недорого и качественно.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Nichikon, но они стоят дороже и попадаются реже.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Рубикон также хорошие конденсаторы, вот только жаль что их и подделывают довольно часто. Например в примерах выше они называются РубиконГ, как вы понимаете это совсем другое.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Кроме того рекомендую весьма хорошие конденсаторы CapXon серии KF
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Или Jamicon.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2


Под конец я оставил вопрос, который мне задают немного реже, но тем не менее он также важен для правильного выбора конденсаторов фильтра.
Меня спрашивали о том, с какой максимальной рабочей температурой купить конденсаторы для замены родных в блоке питания.
По большому счету нормально будут работать и 85 и 105 градусов, но если ваш блок питания имеет пассивное охлаждение, то я рекомендовал бы применить конденсаторы рассчитанные на 105 градусов, в таком блоке питания они будут жить дольше. Если блок питания имеет активное охлаждение, то я не думаю что вы заметите существенную разницу.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

Напоследок несколько фото уже почти раритетного блока питания. Этот блок был установлен в каком-то старом компьютере, если не путаю, болгарского производства. Там же была и клавиатура на датчиках Холла, при этом выполненная в металлическом корпусе, вещь практически неубиваемая, но от нее остались только кнопки с датчиками, теперь жалею что разобрал.
Так вот это блок питания с пассивным охлаждением и активным корректором мощности, т.е фактически тем, что сейчас продвигают как важную особенность. А 30 лет назад это уже было и довольно широко использовалось.
Блок имеет мощность в 270 Ватт, хотя на самой плате указано 260 Ватт. Выходные напряжения только 12 и 5 Вольт.
Произведен фирмой Boschert. Но как же я был удивлен узнав, что они даже вполне продаются, правда восстановленные.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

А вот так выглядит мой блок питания. Возможно устрою ему отдельную фотосессию, думаю что он это заслужил :)
Извините за пыль, все таки много лет на балконе + переезд и ремонт в квартире.
Из чего состоит импульсный блок питания часть 2

На этом сегодня все, как всегда жду вопросов и предложений тем для новых видео и обзоров.

Опять чуть не забыл, собственно видео. Снимал первый раз в таком формате, если имеет смысл делать и дальше так, то пишите.
Эту страницу нашли, когда искали:
на какие составляющие можно разбить блок питания, dnjhfz xfcnm jn ,kjrf gbnfybz, доработка китайского импульсного блока питания ноутбука устанавливаем варистор и термистор, резистор и конденсатор в импульсном блоке питания, варисторы в блоках питания какой ставить, конденсатор вместо варистора, из чего состоит блок питания, правильный фильтр импульсного блока питания, из чего состоит простейший блок питания, какую функцию выполняют конденсаторы типа y в блоках питания, какие бывают предохранители в блоках питания, блок питания сгорел фильтрующий дроссель, блок питания это фото, все о блоках питания. часть 2, как рассчитать предохранитель для импульсного блока питания

Вас может заинтересовать

Как из КРЕНки сделать импульсный преобразователь
Как из КРЕНки сделать импульсный преобразователь
Снова блок питания, на этот раз 24 Вольта, 20 Ампер и 480 Ватт
Снова блок питания, на этот раз 24 Вольта, 20 Ампер и 480 Ватт
Блок питания, каким он не должен быть
Блок питания, каким он не должен быть
36 Вольт 10 Ампер 360 Ватт или продолжаем изучать как устроены блоки питания + небольшой бонус
36 Вольт 10 Ампер 360 Ватт или продолжаем изучать как устроены блоки питания + небольшой бонус

HYSTOU FMP06 Fanless Mini PC Celeron N3150 Quad Core

Комментарии: 2

  1. Весьма неплохая статья, спасибо, почитал с удовольствием.
  2. Win95cih
    0
    Статья очень понравилась, всё доходчиво и понятно. Жду продолжения.

Добавить комментарий

Ваше имя:
Ваш e-mail:

Текст комментария:
Секретный код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив