введение в энергоснабжение

выбор правильного источника питания является ключевым фактором, который может повлиять на производительность электронной системы. переменный ток (переменный ток) к источникам питания постоянного тока (постоянного тока) ипреобразователи постоянного / постоянного тока-два основных варианта питания этих систем.

для оборудования, приводимого в действие двигателем, часто требуется постоянный ток, в то время как переменный ток является обычным явлением в домашних хозяйствах. в этом случае вам потребуется источник питания переменного / постоянного тока, чтобы сделать подходящее преобразование-вы, возможно, использовали его раньше, даже не зная об этом!

мощность переменного тока

переменный ток (переменный ток)-это форма электроэнергии, используемая большинством домов и предприятий, подключенных к сети. переменный ток периодически меняет направление с определенной частотой и напряжением. эти различные частоты и напряжения производят волновые формы, которые со временем меняются от положительных к отрицательным.

электричество вырабатывается с помощью генераторов и передается из источника в жилые и коммерческие помещения. генераторы создают переменный ток, вращая магниты внутри катушек, вызывая ток в проводах. этот переменный ток (переменный ток) затем передается через систему электропередач на трансформатор, что снижает напряжение, чтобы его можно было безопасно использовать в домах и на предприятиях.

первым шагом в любой конструкции источника питания является определение входного тока. в большинстве случаев источником входного напряжения в сеть является переменный ток. типичной волновой формой переменного тока является синусоидальная волна (см. рис. 1)

при использовании мощности переменного тока необходимо учитывать несколько показателей:

пиковое напряжение / ток:это относится к максимальной амплитуде, которую может достичь волна.

частота:он обозначает количество циклов, завершаемых волной в секунду, с временем, необходимым для завершения цикла, называемого циклом.

среднее напряжение / ток:среднее значение напряжения во всех точках цикла. в чистой волне переменного тока, лишенной какого-либо наложенного напряжения постоянного тока, это среднее значение будет равно нулю, поскольку положительная и отрицательная половинки взаимно сводят друг друга на нет.

средний квадрат корня напряжения / тока:это определяется как квадратный корень однократного среднего значения мгновенного квадрата напряжения. в контексте чистой синусоидальной волны переменного тока, она также может быть понята как эквивалентная мощность постоянного тока, необходимая для получения эквивалентного нагревательного эффекта. несмотря на сложное определение, он находит широкое применение в электротехнике, предлагая средства для определения эффективного значения переменного напряжения или тока, часто выражаемого в переменном напряжении.

фаза:он представляет собой угловую разницу между двумя волнами. полный цикл синусоидальной волны делится на 360 °, начиная с 0 °, достигает 90 ° (положительный пик) и 270 ° (отрицательный пик) и пересекается с начальной точкой дважды на 180 ° и 360 °.

мощность постоянного тока

DC-это надежная форма электричества, характеризующаяся постоянным током и стабильным напряжением. в отличие от переменного тока, DC имеет однонаправленный путь для электронов. генерируемый из таких источников, как топливные элементы, солнечные батареи, батареи и генераторы переменного тока, он стал идеальным выбором для многих электронных устройств, требующих постоянного источника питания.

кроме того, DC обеспечивает более чистую подачу энергии, чем энергия переменного тока, что делает его очень востребованным при питании чувствительного электрического оборудования.

к сожалению, этот тип электроэнергии ограничен только на коротких расстояниях, поэтому его использование в электросетях может быть трудным или даже невозможным. тем не менее, DC по-прежнему остается одним из главных вариантов эффективной и надежной подачи электроэнергии.

преобразование электроэнергии из сети переменного тока в энергию постоянного тока является ключевым компонентом питания нашей современной электроники. этот процесс восходит к концу XIX века и с тех пор развивается в изощренности.

источник питания AC-DC необходим для таких устройств, как компьютеры, смартфоны, планшеты и многое другое-этот тип питания может быть настроен по-разному в зависимости от конкретной используемой электроники, но основные элементы всегда присутствуют.

AC Power vs DC Power Comarison

тип	мощность переменного тока	мощность постоянного тока
определение	электроэнергия в сети является наиболее распространенной формой электроэнергии, поставляемой в дома и предприятия из электрической сети.	альтернативная форма электроэнергии обычно используется в различных приложениях.
электрический ток	волновая форма	линейная
преимущество	питание переменного тока является эффективным и действенным средством подачи электроэнергии на большие расстояния. система электросетей переменного тока, которая обеспечивает связь между несколькими источниками энергии и пользователями, является основным методом распределения электроэнергии переменного тока.	надежный и последовательный способ производства электроэнергии, хотя компромисс заключается в том, что он не путешествует так далеко.
приложения	питание электронных предметов дома или на рабочем месте.	аккумуляторы, солнечные и топливные элементы и генераторы переменного тока.

что такое источник питания переменного / постоянного тока?

источники питания переменного / постоянного тока важны для различных электронных устройств, таких как компьютеры, свет, моторы, ноутбуки и телевизоры.

существуют две основные конструкции источников питания переменного / постоянного тока: линейный источник питания и коммутационный блок питания. может быть трудно решить, какой из них является лучшим вариантом.

тип	источник питания AC-DC
определение	устройство, которое принимает электричество переменного тока из входного источника и преобразует его в электричество постоянного тока. этот метод значительно повышает эффективность вывода и питания различных электронных устройств
электрический ток	от волновой формы к линейной
преимущество	необходимо обеспечить стабильное и стабильное снабжение устройств электричеством постоянного тока. они предназначены для регулировки уровня напряжения по мере необходимости для обеспечения эффективной работы в любое время.
приложения	неотъемлемая часть многих повседневных устройств, от DVD-плееров до медицинского оборудования, так как они обеспечивают необходимый электрический ток для их работы.

линейный источник питания переменного / постоянного тока

линейные источники питания переменного / постоянного тока просты в своей конструкции. для использования входного напряжения переменного тока (переменного тока) включен трансформатор, чтобы уменьшить его до соответствующего значения для данного применения.

это пониженное напряжение переменного тока затем подвергается исправлению и преобразуется в напряжение постоянного тока (постоянного тока) для лучшего качества волны; за этим следует фильтрация напряжения постоянного тока.

традиционный линейный источник питания переменного / постоянного тока не всегда является идеальным выбором из-за его требований к эффективной интеграции. размер и вес трансформатора могут быть весьма значительными, так как входное напряжение должно быть изменено в точке входа.

кроме того, для более высокого уровня передачи энергии требуется более крупное ядро. линейные регуляторы обеспечивают постоянный выход напряжения, но вся избыточная энергия будет идти в отходы в качестве тепла.

для применения с низкой мощностью это не будет проблемой, но высокий уровень передачи энергии создает чрезмерное количество тепла, которое может потребовать экстраординарных систем охлаждения или радиаторов, чтобы уравновесить повышение температуры.

переключение источника питания переменного / постоянного тока

разработка высокомощных транзисторов MOSFET сделала переключение источников питания переменного / постоянного тока привлекательной альтернативой линейным или традиционным конструкциям. используя эти транзисторы, можно создать преобразователи, которые являются более эффективными и только рассеивают необходимую мощность.

конечным результатом является переключаемый режим питания переменного / постоянного тока, который опирается на исправленное и отфильтрованное напряжение на входе, а затем на измельчитель для преобразования этого напряжения в высокочастотный импульсный поезд.

эта новая методология проектирования сыграла важную роль в уменьшении размера трансформатора и улучшении регулирования напряжения для преобразователей питания переменного / постоянного тока.

после прохождения через выпрямитель и фильтр волна преобразуется обратно в постоянный ток (постоянный ток) без оставшейся части переменного тока (переменного тока).

благодаря своей способности передавать больше энергии на более высоких частотах без насыщения, трансформатор, используемый для переключения источника питания переменного / постоянного тока, может быть меньше, чем тот, который необходим для линейной версии. это позволяет занять меньше места в конвертерном блоке при достижении желаемого уровня напряжения.

в таблице 1 приводится краткая информация о различиях между линейными и переключаемыми источниками питания переменного / постоянного тока

	линейный источник питания переменного / постоянного тока	переключение источника питания переменного / постоянного тока
размер и вес	необходимы большие трансформаторы, увеличивающие значительные размеры и вес.	более высокие частоты позволяют использовать гораздо меньшие трансформаторы, если это необходимо.
эффективность	в отсутствие регулирования основными факторами, способствующими снижению эффективности, являются потери, понесенные трансформатором. однако в регулируемых сценариях влияние высокомощных приложений становится критическим фактором, влияющим на эффективность.	транзисторы предлагают небольшие потери переключения, потому что они ведут себя как небольшие сопротивления. это позволяет эффективно использовать высокопроизводительные приложения.
шум	в то время как нерегулируемые источники питания могут демонстрировать заметный шум из-за ряби напряжения, регулируемые линейные источники питания переменного / постоянного тока имеют исключительно низкий уровень шума. этот атрибут делает их особенно подходящими для применения в медицинском зондировании.	быстрое переключение транзисторов может вводить шум в цепь. тем не менее, этот шум может быть эффективно отфильтрован, или, в качестве альтернативы, частота переключения может быть повышена до степени, выходящей за пределы человеческого слуха, что делает его пригодным для аудио приложений.
сложность	линейный источник питания переменного / постоянного тока, как правило, имеет меньше компонентов и более простых цепей, чем переключение источника питания переменного / постоянного тока.	внедрение шума трансформаторами требует включения обширных и сложных фильтров, а также схем управления и регулирования преобразователей.

однофазные и трехфазные источники питания

мощность переменного тока может быть разбита на однофазные или трехфазные системы:

трехфазная мощность включает в себя три проводника (называемые линиями), каждый из которых несет переменный ток (переменный ток) одинаковой частоты и амплитуды напряжения. тем не менее, эти течения составляют 120 °, или треть периода, вне фазы друг с другом (см. рисунок ниже). эти системы оказались высокоэффективными для передачи значительного количества электроэнергии, что делает их предпочтительным выбором для транспортировки электроэнергии из производственных объектов в дома и предприятия по всему миру.

с другой стороны, однофазная электроэнергия является предпочтительным подходом для доставки электроэнергии в отдельные дома или офисы, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по линиям. в этой конфигурации ток течет от линии электропередачи через нагрузку и возвращается через нейтральную. хотя однофазные системы обычно используются в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий, они не столь искусны в обеспечении высокой мощности для нагрузки и более восприимчивы к сбоям в электроснабжении. тем не менее, однофазная мощность обеспечивает преимущество более простых сетей и конфигураций оборудования.

передача электроэнергии через трехфазные системы может быть осуществлена с помощью двух конфигураций: Delta (D) и Wye (Y), которые также называются конфигурациями дельты и звезды соответственно. основное различие между этими конфигурациями заключается в возможности включения нейтрального соединения (см. изображение ниже).

подключение дельты обеспечивает повышенную надежность, в то время как соединение Y облегчает предоставление двух различных напряжений: фазового напряжения (однофазного напряжения, подаваемого в дома) и напряжения линии (используемого для питания больших нагрузок).

в конфигурации Y соотношение между фазовым напряжением (или фазовым током) и напряжением в линии (или током линии) приводит к тому, что амплитуда напряжения в линии (или тока) в три раза превышает амплитуду фазы.

для удовлетворения стандартных распределительных систем, отвечающих как трехфазным, так и однофазным требованиям, большинство распределительных сетей имеют три провода и нейтральную. эта конфигурация обеспечивает универсальность как для бытового, так и для промышленного оборудования для использования одной и той же линии электропередачи. в результате, конфигурация Y обычно используется для распределения мощности, в то время как конфигурация Delta находит типичное применение для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.

напряжение, передаваемое сетью для однофазного питания потребителям, варьируется в зависимости от географического положения. следовательно, перед приобретением или использованием крайне важно проверить диапазон входного напряжения источника питания. это гарантирует, что источник питания специально предназначен для плавной работы в пределах параметров электросети вашей страны. в противном случае это может привести к потенциальному повреждению самого источника питания или подсоединенного к нему оборудования.

как работает блок питания AC-DC?

современные электронные устройства опираются на источники питания AC-DC. от внешних адаптеров для ноутбуков до DVD-плееров и медицинского оборудования, эти конвертеры поставляются в различных форматах. основные компоненты силовых трансформаторов, выпрямителей и фильтрующих устройств AC-DC работают вместе, чтобы обеспечить надежную подачу электроэнергии постоянного тока.

источники питания AC-DC работают с помощью выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный. выпрямитель-это устройство, которое содержит набор диодов. диоды являются полупроводниковыми устройствами, которые позволяют электрическому току течь только в одном направлении.

выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный ток, позволяя только положительной части волны переменного тока проходить через, блокируя отрицательную часть.

это приводит к импульсному выходу постоянного тока, который обычно сглаживается с помощью конденсатора для получения более последовательного напряжения постоянного тока. напряжение постоянного тока затем регулируется до желаемого уровня с помощью цепи регулятора напряжения.

применение источников питания переменного / постоянного тока

переключение источников питания переменного / постоянного тока обычно используется в бытовых предметах, таких как компьютеры, для обработки различных напряжений и частот. ручное переключение диапазона напряжения может быть необходимо для некоторых приложений, таких как зарядные устройства сотовых телефонов, где спрос на эффективность затрат высок.

линейные источники питания ранее были наиболее распространенным типом, но в настоящее время громкие преобразователи широко используются благодаря их большей эффективности.

топология Flyback становится все более популярной, когда требуется низкая мощность без нагрузки, а контроллеры первичного зондирования могут помочь снизить затраты на компоненты, удаляя оптокуплеры со вторичной стороны.

источники питания переменного / постоянного тока обеспечивают огромные преимущества с точки зрения эффективности затрат и производительности для различных областей применения. эти жестко разработанные системы равномерно распределяют нагрузки между 24-вольтными аккумуляторными элементами, обеспечивая напряжение постоянного / постоянного тока на высоких мощностях.

они выступают в качестве «электронных трансформаторов» для малых нагрузок, что делает их идеальными решениями для коммерческого флота, промышленных объектов и низковольтных осветительных установок.

проблемы в проектировании блока питания AC-DC

проектирование блоков питания AC-DC традиционно ориентировано на максимизацию эффективности и минимизацию затрат.

тем не менее, в последние годы произошел сдвиг в сторону проектирования блоков питания, которые также меньше по размеру и легче по весу.

это привело к новым проблемам для проектировщиков электроснабжения, так как теперь они должны сбалансировать эти конкурирующие требования.

одна из самых больших проблем, стоящих перед проектировщиками источников питания, заключается в поиске путей сокращения размера и веса источников питания, не принося в жертву слишком много с точки зрения эффективности или стоимости. еще одна проблема заключается в проектировании источников питания, которые могут удовлетворять растущие потребности современных электронных устройств.

по мере того, как устройства становятся все более мощными, они требуют больше энергии от своих источников питания. это может быть трудным балансирующим действием для дизайнеров, так как они пытаются найти правильный баланс между мощностью и эффективностью.

проблемы в проектировании источника питания AC-DC постоянно развиваются, но одна из постоянных задач заключается в поддержании высокой эффективности и надежности. это означает сбалансирование компромиссов между размером, стоимостью, производительностью и требованиями безопасности, чтобы обеспечить требуемый уровень мощности в компактной, экономичной и надежной конструкции.

другие технические проблемы в проектировании блока питания AC-DC включают в себя:

коррекция коэффициента мощности:
проектирование блоков питания, соответствующих стандартам коррекции коэффициента мощности, для уменьшения гармонических искажений и повышения эффективности.

соответствие EMC и EMI:
соответствие стандартам электромагнитной совместимости и электромагнитных помех для снижения шума и предотвращения помех другому электронному оборудованию.

Теплоуправление:
выбор правильных решений охлаждения, таких как радиаторы или вентиляторы, чтобы поддерживать компоненты питания в пределах безопасной рабочей температуры.

регулирование напряжения:
поддержание стабильного выходного напряжения, несмотря на изменения входного напряжения, тока нагрузки и других факторов окружающей среды.

изолированность и безопасность:
обеспечение надлежащей изоляции между первичными и вторичными цепями и соблюдение стандартов безопасности, таких как UL, CSA и IEC.

оптимизация затрат:
проектирование блоков питания, в которых используются наиболее экономичные компоненты и производственные процессы при сохранении высокой эффективности и надежности.

в целом, проектирование источника питания AC-DC требует глубокого понимания принципов электротехники, силовой электроники и требований к применению, чтобы обеспечить наилучшее возможное решение.

Резюме

электрические устройства используют источники питания переменного / постоянного тока для преобразования переменного тока (переменного тока) в постоянный постоянный ток (постоянный ток). создание эффективного энергоснабжения является сложной задачей в связи с рыночным спросом на высокопроизводительные и энергоэффективные конструкции, которые выдерживают различные уровни нагрузки.

WEHO является мировым лидером, когда дело доходит до источников питания AC / DC и других продуктов питания, которые служат как поставщиком OEM для предприятий.

Наши решения для питания переменного тока / постоянного тока используются ежедневно компаниями и поставщиками решений во всем мире.Каждый продукт может похвастаться сверхвысокой эффективностью, оптимальным сроком службы и образцовой надежностью.