Блоки живлення: чим відрізняються та як вибрати відповідний

Дуже часто трапляється поширене запитання: який блок живлення вибрати для живлення підсилювача, світлодіодного підсвічування, регульованого перетворювача та інших не менш корисних пристроїв. Вибір блока живлення — відповідальне завдання, тож спробуймо розібратися, чим вони відрізняються і як вибрати «той самий».

Як завжди, нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, просто писатиму про щось цікаве — посилання на акаунт

Почати варто з пояснення, чим блоки живлення взагалі відрізняються один від одного. Це допоможе краще визначити вимоги до них з огляду на поставлене завдання.

1. Тип блока живлення: імпульсний чи з трансформатором на 50 Гц.
Останнім часом «звичайні» блоки живлення відійшли навіть не на другий, а радше на третій план, тож є велика ймовірність, що простіше буде купити імпульсний БЖ, а точніше — ІДЖ, імпульсне джерело живлення. Це не означає, що трансформаторні БЖ не потрібні: їх застосовують там, де є специфічні вимоги, наприклад, знижений рівень завад або підвищена електробезпека.



2. Діапазон вхідної напруги.
Блоки живлення зазвичай мають або «широкий» діапазон — від 85(100) до 265 вольт, або «вузький» — 198–265 вольт. При цьому в широкому діапазоні частіше працюють малопотужні БЖ, а в потужних встановлюють перемикач 115/230 вольт.



3. Вихідна напруга.
Вихідна напруга блоків живлення зазвичай становить 3.3, 5, 9, 12, 15, 24, 36, 48 або 60 вольт — із цього ряду й вибирають потрібне значення.
5 вольт — адресні світлодіодні стрічки, USB-пристрої, світлодіодні екрани
12–24 вольти — звичайні світлодіодні стрічки, підсилювачі, монітори, радіостанції, 3D-принтери
36 вольт — добре підходять для живлення різних перетворювачів
48 вольт — пристрої PoE, знижувальні перетворювачі

У більшості випадків допускається регулювання в невеликих межах, близько +-10%, а максимально можна регулювати до 15–20% — далі можуть початися проблеми. Для регулювання використовують підлаштувальний резистор.




4. Потужність.
З великою ймовірністю вам знадобляться блоки живлення потужністю від 5–10 Вт до 500–600 Вт, але є й набагато потужніші моделі. Як і з напругою, тут також є певний поділ на групи: 10, 25, 35, 50(60), 100, 150, 200, 240 Вт тощо.
Якщо ваше навантаження короткочасне, потужність можна вибирати майже без запасу. Але якщо йдеться про тривалу роботу, краще передбачити запас близько 20–25% для недорогих моделей і 10–15% для фірмових — це збільшить їхній ресурс.

Вхідну/вихідну напругу та потужність зазначено на наклейці, яку можна знайти на корпусі.
При цьому потужність і вихідну напругу часто можна визначити навіть із назви моделі. Наприклад, праворуч — блок S-120-24: 120 — це його потужність, а 24 — вихідна напруга.


5. Наявність коректора коефіцієнта потужності.
Найчастіше застосовують активний коректор коефіцієнта потужності, зазвичай у потужних блоках живлення. У побуті його наявність не критична, до того ж такі БЖ коштують дорожче.

6. Кількість каналів.
Найпоширеніші — одноканальні блоки живлення, але є й варіанти з кількома напругами, наприклад 12 і 5 вольт. Також існують блоки живлення, поєднані з функцією ДБЖ (джерела безперебійного живлення).

7. Конструкція.
Блоки живлення бувають у вигляді плати, у пластиковому корпусі та в металевому перфорованому корпусі; звичайні й зменшеної товщини (низькопрофільні), для монтажу на панель або DIN-рейку, вузькі — для світлодіодних світильників. Найпоширеніші й найпопулярніші — блоки в алюмінієвому корпусі з кожухом.



8. Охолодження
Буває пасивне й активне — за допомогою вентилятора. За можливості краще використовувати блоки з пасивним охолодженням: їхній корпус працює як радіатор, а оскільки вентилятора немає, то й забиватися пилом нічому. На жаль, потужність БЖ із пасивним охолодженням часто обмежена рівнем 200–250 Вт, а блоки потужністю понад 300–350 Вт уже оснащують вентилятором.



9. Виробник.
Звісно, краще купувати щось відомого бренду, наприклад, добре знайомі багатьом MeanWell або Delta. Але якщо завдання не надто критичне, цілком можна взяти й щось від менш відомих виробників — ціна буде нижчою.


Сьогодні у статті йтиметься, мабуть, про одні з найпопулярніших блоків живлення, особливо серед радіоаматорів.
Йтиметься про блоки живлення в кожусі. Вони мають хороше співвідношення потужності й ціни, зручне підключення за допомогою клемників і великий вибір моделей.

Почнімо з найменш потужних моделей: одна з них показана ліворуч і має потужність 12Вт за вихідної напруги 12 вольт.
Але значно цікавіша ціла лінійка блоків потужністю 25-60Вт, адже вони випускаються з різною вихідною напругою і, відповідно, струмом. Усередині це часто непогані блоки живлення, які працюють у широкому діапазоні напруг, що добре за значних коливань напруги в мережі.
Наприклад, моделі:
S-20-5
S-25-12
S-36-24
S-60-12
тощо.

Зовні вони майже не відрізняються, розібратися можна за маркуванням: перше число — це потужність, а друге — вихідна напруга. Такі блоки зручні для живлення різних зарядних пристроїв, камер відеоспостереження, світлодіодних стрічок, вентиляторів тощо.


Окрему групу становлять ультратонкі блоки живлення, хоча, мабуть, правильніше називати їх ультравузькими, адже вони мають малий розмір у перерізі, але велику довжину.
Такі блоки живлення також мають стандартну вихідну напругу 12 або 24 вольти, а потужність зазвичай становить близько 12-48Вт, хоча є й потужніші моделі.
Сфера застосування зрозуміла вже з формфактора — світлодіодне освітлення, але, звісно, ніхто не заважає використовувати їх і для інших споживачів.


Найцікавіші моделі можна подивитися тут.

Маркування тут трохи відрізняється: перше число також позначає потужність, а друге — вихідний струм, тому вихідну напругу можна дізнатися або з повного маркування, або поділивши перше число на друге.
Нижче наведено приклад маркування на корпусі блока LF-CB48-4А, який, відповідно, має на виході 12 вольт за струму до 4А.
Слід мати на увазі, що ця серія блоків живлення розрахована на «вузький» діапазон вхідної напруги — від 180 до 260 вольт.


До цієї ж серії належать і блоки живлення NeonPro виробництва Hyrite, а те, що вони випускаються лише на напругу 12 і 24 вольти, якраз свідчить про їх переважне використання для живлення світлодіодних стрічок, які також частіше роблять на 12 і 24 вольти. Вони теж мають відмінність у маркуванні: перше число — це напруга, а друге — потужність.
Звісно, як і в попередніх моделей, у них є повний комплекс захистів від перегрівання, перевантаження та короткого замикання.


Цікаві й блоки живлення середнього розміру — між зовсім великими та показаними вище. Тут корпус також є радіатором, є й потужніші варіанти з активним охолодженням. Їх застосовують там, де є обмеження за шириною корпусу.
Як приклад таких блоків можна навести популярні моделі SOMPOM S-75-24 і SOMPOM S-120-12 потужністю 75 і 120Вт відповідно. Маркування стандартне: перше число — потужність у ватах, друге — вихідна напруга.


Ще один корисний клас — справді ультрапласкі блоки живлення, які частіше використовують у вбудованих рішеннях. Потужність таких блоків живлення зазвичай становить від 120 до 400Вт.
При цьому більшість моделей має пасивне охолодження, хоча в моделях потужністю понад 300Вт уже встановлено вентилятор.


Зараз на блоках живлення часто пишуть LED Power supply, і, відповідно, у покупців виникає запитання: ці блоки живлення призначені лише для світлодіодного освітлення? Звісно, ні: такі й подібні блоки живлення цілком спокійно можна використовувати для живлення будь-яких інших навантажень, аж до аудіопідсилювачів. Фактично це звичайнісінькі блоки живлення, просто з додатковим написом.
А якщо потрібен саме драйвер, за допомогою якого можна живити потужні світлодіодні матриці, то слід шукати напис LED driver. Також зазвичай їхню вихідну напругу вказують у вигляді діапазону, наприклад 24-36, 30-49 вольт, хоча бувають варіанти й із фіксованою напругою.
Ключова відмінність між блоком живлення та драйвером полягає в тому, що для драйвера режим роботи з безперервним обмеженням струму є штатним, а для блока живлення — аварійним.


Окрім світлодіодного освітлення, дедалі популярнішими стають 3D-принтери, для яких велика потужність потрібна для підігрівання столу, а напруга при цьому частіше становить 12 або 24 вольти.
У таких випадках непоганим варіантом буде використання блоків живлення в кожусі з пасивним охолодженням. Такий вибір зумовлений тим, що вентилятор створює зайвий шум, а принтер працює багато годин; до того ж вентилятор є потенційним вузлом відмови, і якщо він зупиниться, блок живлення, найімовірніше, вийде з ладу. Потрібна потужність при цьому становить 150–200 Вт, тому краще використовувати блоки потужністю 250 Вт.


Ще одна сфера застосування — живлення світлодіодних екранів і адресних світлодіодних стрічок. Їхня особливість полягає в тому, що їм потрібна напруга 5 вольт і великий струм — близько 30–50 А і більше. У таких випадках потрібні вже блоки живлення з активним охолодженням, оскільки, крім великої потужності, вони часто мають нижчий ККД через невелику напругу.
Є варіант обійти цю особливість, розділивши навантаження на кілька груп і живлячи їх від менш потужних блоків живлення, але таке рішення коштує дорожче.


Приклад використання блока живлення на 5 вольт як джерела для багатоканальної зарядної станції або невеликої майнінг-ферми.


Потужніші блоки живлення використовують для живлення верстатів із ЧПК, а також регульованих перетворювачів напруги. Тут потрібна напруга в діапазоні 48–60 вольт, а потужність — 800 Вт і більше.
Ці блоки помітно більші, усередині мають потужніший вентилятор, а то й два, окреме живлення ШІМ-контролера, радіатори збільшеної площі. Наприклад, блоки NVVV та подібні до них: їх часто випускають під різними марками, хоча всередині вони зазвичай однакові — посилання


У деяких ситуаціях блок живлення доводиться встановлювати зовні приміщення. Часто в таких випадках використовують блоки в герметичному корпусі, але якщо потрібна велика потужність і активне охолодження, застосовують рішення з вентилятором, установленим знизу. Такі блоки живлення не є герметичними, але корпус спроєктовано так, що вони нормально працюють і надворі, хоча для електробезпеки все одно потрібно використовувати корпус.
Наприклад, кілька подібних блоків живлення різної потужності — посилання


І, звісно, окремо варто згадати одного з найбільших виробників блоків живлення — компанію Mean Well. Вона випускає такий широкий асортимент блоків живлення, світлодіодних драйверів і перетворювачів, що він просто не вміститься в оглядову статтю, тому коротко розповім про ключові моделі.

Дуже довго популярною була модель серії NES, наприклад NES-350-24; також часто використовували моделі серії RS, що вирізняються підвищеною надійністю. Але деякий час тому компанія випустила серію LRS, яка за тієї самої ширини й довжини, що й NES, має меншу висоту, тому вважається низькопрофільною. Зміни торкнулися й «начинки», яка стала сучаснішою, завдяки чому блоки вдалося зробити компактнішими.
Моделі серії LRS випускаються як із пасивним охолодженням, наприклад LRS-100-12 і LRS-150-12 потужністю 100 і 150 Вт, так і з активним — LRS-350. Перше число позначає потужність, а друге — вихідну напругу.


У продажу є чимало дуже схожих блоків живлення під іншими назвами, але примітно, що часто вони настільки подібні зовні й усередині, що їх можна навіть переплутати. По суті, інші виробники копіюють Mean Well; якість зазвичай трохи нижча, але й коштують вони дешевше.


Блоки живлення Mean Well випускаються в широкому діапазоні потужностей. Наприклад, ліворуч — «малюк» RS-15-24 потужністю 15 Вт, посередині — SE-600-12 на 600 Вт, 12 В, а праворуч — ще потужніший S-1000-24 із вихідною потужністю 1000 Вт. Також є зовні ідентична модель S-1200-24: 24 вольти, 50 ампер.


Перелік блоків живлення можна продовжувати безкінечно, але на завершення — кілька слів про моделі, відмінні від наведених вище.
Почнімо із серії RD, яка має два вихідні значення напруги. Наприклад, RD-35A потужністю 35 Вт із напругами 5+12 вольт і RD-65B потужністю 65 Вт із напругами 5+24 вольти. Такі блоки зручно використовувати для зовнішніх боксів із жорсткими дисками, а також пристроїв, де контролеру, наприклад, потрібні 5 вольт, а силовій частині — 24.
Ще більший інтерес становлять блоки живлення з функцією ДБЖ (джерело безперебійного живлення). До таких блоків живлення під’єднують звичайний акумулятор на 12 або 24 вольти, а блок живлення сам стежить за його заряджанням і забезпечує безперебійне живлення навантаження, наприклад системи відеоспостереження.
До серії AD входять дві моделі — AD-55 і AD-155 потужністю 55 і 155 Вт. Наприкінці назви вони мають індекс: A — 12 (13.8) вольт, B — 24 (27.6) вольта. Крім того, ці блоки живлення мають вихід сигналу про зникнення мережевої напруги.


Подібний БЖ зараз цілодобово працює в моєму багатоканальному тестері акумуляторів, що дуже актуально з огляду на нинішню ситуацію з електропостачанням.



Наприкінці статті варто виділити ключові моменти, які слід врахувати під час вибору блока живлення.
Вхідна напруга — за нормальних умов не має значення; для місць із нестабільною мережею краще вибрати блок із широким діапазоном, але його потужність зазвичай обмежена рівнем 100-150Вт.
Вихідна напруга — залежить від завдання; крім того, її часто можна трохи скоригувати.
Вихідний струм — не менший за потрібний; можна й більший, навантаженню від цього гірше не буде.
Вихідна потужність — краще мати запас приблизно 20-30% залежно від виробника, особливо якщо передбачається тривала робота з повним навантаженням.
Охолодження — перевагу варто віддати пасивному, але зазвичай потужність таких БЖ обмежена, до того ж вони дорожчі. Серед переваг — відсутність механічних вузлів і значно менше забивання пилом.
Виробник — серед хороших є MeanWell, але цілком можна використовувати блоки й інших виробників: NVVV, Sanpu, NeonPro.

Відповідально ставтеся до вибору блока живлення, адже від цього залежить надійна й тривала робота ваших пристроїв.