Această pagină acoperă sursele de alimentare: diferite tipuri și modul în care funcționează, cum să diagnosticați problemele și cum să le remediați.

wiki

Cuprins

  • 1 Rezumat
    • 1.1 Siguranță

  • 2 De ce este necesară o sursă de alimentare?
  • 3 surse de alimentare liniare
    • 3.1 Funcționare
    • 3.2 Găsirea defecțiunilor
  • 4 Surse de alimentare în modul de comutare
    • 4.1 Funcționare
    • 4.2 Identificarea componentelor
    • 4.3 Găsirea defecțiunilor

rezumat

Multe echipamente electronice includ o unitate de alimentare (adesea prescurtată în PSU) pentru a converti puterea electrică brută de la rețea sau de la o baterie la forma necesară. În această pagină explicăm mai multe etape ale acestui proces de conversie și diferitele moduri în care pot fi realizate și cum să recunoaștem componentele asociate.

Sursele de alimentare sunt adesea însărcinate cu controlul și conversia unei cantități relativ mari de energie într-un spațiu destul de mic, iar o parte din această energie va fi inevitabil irosită ca căldură. Această căldură poate duce la eșecuri.

Siguranță

De ce este necesară o sursă de alimentare?

O sursă de alimentare îndeplinește unele sau toate următoarele scopuri:

    Conversia tensiunii sau limitarea curentului:

Un regulator de comutare bine conceput poate fi eficientizat, dar este mai complicat. Acest lucru însemna că sursele de alimentare în modul de comutare erau mai scumpe, dar de multe ori acest lucru nu mai este cazul. Costul fierului și cuprului într-un transformator de rețea rămâne ridicat, dar costul electronice suplimentare într-o sursă de alimentare în modul de comutare a scăzut dramatic în ultimii ani.

Cu doar puțină experiență, este, în general, ușor să spuneți dacă o sursă de alimentare este liniară sau în modul de comutare, fără a o deschide, doar cântărind-o în mână. O sursă de alimentare liniară va conține un transformator de rețea cu un miez de fier destul de greu, în timp ce unul în modul de comutare se va simți mult mai ușor.

O sursă de alimentare în modul de comutare utilizată împreună cu un laptop sau într-un încărcător de telefon include, în general, toate elementele de mai sus, dar nu în aceeași ordine. Intrarea de rețea brută este rectificată și netezită aproximativ, oferind tensiune de rețea continuă. Acesta este apoi alimentat într-un regulator de comutare. Regulatorul de comutare include un transformator pentru a oferi izolație, precum și pentru a reduce tensiunea la un nivel mai ușor de gestionat. Deoarece transformatorul funcționează la o viteză de comutare foarte mare, acesta poate fi mult mai mic decât un transformator de rețea care gestionează aceeași putere, deoarece transformă puterea în mușcături mult mai mici. Fără un transformator de rețea voluminos care conține mult fier și cupru, o sursă de alimentare în modul de comutare poate fi mult mai ușoară și mai compactă.

Surse de alimentare liniare

Operațiune

Animația de mai sus arată diferitele niveluri de sofisticare ale unei surse de alimentare liniare. Sursele de alimentare liniare proiectate să curgă de la rețea conțin un transformator cu miez de fier pentru a oferi izolație și reducerea tensiunii și alte componente, după cum este necesar.

  • O sursă de curent alternativ conține doar transformatorul și poate o siguranță (afișată pe intrarea în transformator). Transformatorul are 2 înfășurări: primarul conectat la rețea și cel secundar conectat la ieșire și, în general, oferă o tensiune mult mai mică. Rareori veți vedea o sursă de alimentare la fel de simplă, deoarece majoritatea echipamentelor de joasă tensiune au nevoie de curent continuu, nu de curent alternativ.
  • O sursă de alimentare DC vede adăugarea unui redresor, constând în general din 4 diode (posibil într-un singur pachet cu 4 conductoare) care formează un redresor de punte. Ieșirea este departe de a fi constantă, dar cel puțin merge doar într-o singură direcție, deci este suficient de bună pentru un încărcător de baterii foarte simplu.

  • O sursă de alimentare netedă adaugă un condensator care stochează sarcina electrică în timpul vârfurilor și o livrează în golurile dintre cicluri și, prin urmare, este adesea denumit condensator de rezervor. Acest lucru va lăsa întotdeauna o undă pe ieșire, dar un condensator suficient de mare îl poate face acceptabil de mic.
  • O sursă de alimentare reglată conține în plus un regulator liniar. Acest lucru nu numai că elimină ondularea, dar oferă și o tensiune de ieșire destul de precisă chiar dacă tensiunea de rețea variază.

Fotografia arată o sursă de alimentare netezită care a fost spartă cu adăugarea unui regulator liniar.

Uneori veți găsi o sursă de alimentare împărțită în două părți, de exemplu, cu un cub de perete conectat la o priză de rețea și care conține o sursă de alimentare netedă și un regulator liniar în echipamentul propriu-zis.

Găsirea defecțiunilor

Găsirea defecțiunilor într-o sursă de alimentare liniară este simplă după ce înțelegeți cum funcționează. Puteți urma acești pași logici:

Sursele de alimentare în modul de comutare

Operațiune

Într-o sursă de alimentare în modul de comutare, rețeaua alternativă brută este rectificată cu un redresor de punte și apoi netezită cu un condensator de rezervor, oferind o tensiune continuă de aproximativ 300V (tensiunea de vârf a rețelei de curent alternativ). Acesta este utilizat pentru a conduce un oscilator care transformă curentul înapoi în curent alternativ sau foarte des îl pornește și îl oprește, de obicei cu o frecvență de 50kHz - 1MHz. Aceasta alimentează apoi înfășurarea primară a unui transformator, servind dublu scop de reducere a tensiunii și asigurarea izolației de la rețea. În cazul în care transformatorul este acționat cu pornire și oprire DC mai degrabă decât AC, acesta furnizează o ieșire on/off în principal unidirecțională pe înfășurarea secundară. În acest caz, nu este necesar un redresor de punte și, în schimb, o singură diodă poate fi utilizată ca redresor, în principal doar pentru a împiedica curentul să revină prin transformator din condensatorul rezervorului în timpul semiciclurilor oprite.

Un amplificator de eroare compară tensiunea de ieșire cu o tensiune de referință și alimentează o tensiune proporțională cu diferența înapoi la oscilator printr-un optoizolator. Deci, dacă tensiunea de ieșire este prea mare, acest lucru determină oscilatorul să producă impulsuri mai scurte sau impulsuri la o frecvență mai mică sau poate chiar oprește momentan oscilatorul în jos și invers dacă tensiunea de ieșire este prea mică. Optoizolatorul este format dintr-un LED și un tranzistor foto-sensibil într-un singur pachet, izolat electric unul de celălalt. Împreună cu transformatorul, acest lucru permite ieșirea să fie complet izolată electric de sursa de alimentare.

În practică, veți vedea adesea variații minore ale temei. Este posibil ca amplificatorul de eroare să nu existe ca atare; deseori circuitul folosește faptul că un LED (ca în opto-izolator) nu funcționează deloc până când nu aplicați o anumită tensiune minimă, astfel încât această tensiune este utilizată efectiv ca referință de tensiune.

Oscilatorul este de obicei un circuit integrat, dar de multe ori acesta acționează un tranzistor de putere separat pentru a comuta curentul la transformator și opri.

Există adesea un filtru care cuprinde un condensator și/sau un inductor între intrarea de rețea și redresorul de punte. Acest lucru previne orice frecvență ridicată a oscilatorului care se scurge pe rețea și provoacă interferențe în alte echipamente.

Laptopurile vin invariabil cu o sursă de alimentare separată în modul de comutare și un încărcător care funcționează ca mai sus și livrează 15 - 20V. În interiorul laptopului, acesta va conduce la mai multe surse de alimentare în modul de comutare pentru a genera mai multe tensiuni necesare intern. Acestea funcționează, în linii mari, în același mod, cu excepția faptului că redresorul de punte și condensatorul rezervorului nu sunt necesare, deoarece sunt alimentate de curent continuu de la încărcător. De asemenea, nu este nevoie de izolare deoarece această funcție a fost deja deservită de încărcător și, prin urmare, se folosește un inductor simplu în locul unui transformator.

Becurile cu consum redus de energie conțin adesea o sursă de alimentare în modul de comutare, care din nou nu necesită izolație și, prin urmare, poate să nu conțină un transformator.

Identificarea componentelor

Fotografiile arată partea de sus și de jos a unei surse de alimentare în modul de comutare de la un cub de perete.

Pe dedesubt puteți vedea clar redresorul de punte, circuitul integrat al oscilatorului și optoizolatorul. Acesta din urmă acoperă o divizare foarte clară pe placa de circuit între părțile de înaltă și joasă tensiune. Orice sursă de alimentare în modul de comutare pe care o întâlniți fără această divizare (cum ar fi unele încărcătoare ieftine din Orientul Îndepărtat) este potențial letală și trebuie eliminată. (Această sursă de alimentare are o tensiune de ieșire selectabilă, piesa galbenă fiind selectorul de tensiune.)

În partea de sus puteți vedea clar condensatorul rezervorului și transformatorul, care, la fel ca optoizolatorul, se întind pe diviziunea de înaltă/joasă tensiune. Un tranzistor de comutare, acționat de oscilator, face munca grea de a porni și opri curentul. Există, de asemenea, un filtru de intrare de rețea.

Găsirea defecțiunilor

Găsirea defecțiunilor unei surse de alimentare în modul de comutare poate fi limitată la o inspecție vizuală. Dincolo de asta, este mult mai greu decât unul liniar din cauza complexității mai mari. De asemenea, prevalența componentelor de montare pe suprafață face repararea mult mai dificilă.

Laptopul și alte tipuri de surse de alimentare de tip „perete-cub” sau de sine stătătoare au carcase etanșe și nu sunt, în general, concepute pentru a fi deschise. Dacă deschideți carcasa deschisă, este puțin probabil să o puteți sigila din nou la un standard care ar trece un test de siguranță electrică. Dacă ar fi deschis în uz, este probabil că extrem de periculos piesele metalice sub tensiune ar fi expuse.

Rețineți că ar fi în mod normal foarte periculos pentru a încerca să defectați un regulator de comutare prin verificarea tensiunilor cu acesta pornit, deoarece de obicei nu este posibil să expuneți partea de joasă tensiune fără a expune și partea de înaltă tensiune, care este conectată direct la rețea. În orice caz, defecțiunile sunt mai probabile în circuitele de înaltă tensiune, care sunt adesea mai complicate.

Înainte de a face orice depistare, deconectați-vă de la rețea. Rețineți, de asemenea, că, chiar și așa, condensatorii rezervorului de pe partea de rețea pot păstra o încărcare periculoasă pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce ar putea provoca un șoc electric letal.

Pot exista mai mulți condensatori de rezervor pe partea de înaltă tensiune - trebuie să vă asigurați că sunt descărcați. Uneori, cea mai mare parte a încărcării condensatorilor se va scurge prin circuitele atașate la acesta sau prin scurgeri, dar nu vrei să descoperi că nu s-a descărcat primind un șoc, deci începeți prin a presupune că nu s-au descărcat.

În primul rând, având mare grijă să nu atingeți deloc conexiunile, localizați condensatorii rezervorului pe partea de înaltă tensiune și descărcați-le unul câte unul folosind un descărcător de condensatori format dintr-un rezistor de mare putere pregătit corespunzător, cu fire bine izolate (în afară de sfaturi) - de exemplu, consultați [1] pentru mai multe informații despre construirea unui descărcător de condensatori.

Utilizarea unui descărcător de condensator nu va reduce tensiunea instantaneu - descărcarea unei valori a condensatorului C (farade) la 5% din tensiunea sa inițială folosind un rezistor R (ohmi) va dura 3 * R * C secunde - de exemplu un 100uF * 10 ^ -6 farads) condensator încărcat la 300V descărcat printr-un rezistor de 10 Kohm (10 ^ 4 ohmi) durează aproximativ 3 secunde pentru a lăsa 15V pe condensator. Alte 3 secunde ar reduce acel 15V la 5% din 15V, adică 0,75V.

Verificați întotdeauna dacă condensatorii sunt de fapt descărcați folosind un multimetru - aplicați descărcătorul condensatorului mai mult timp pentru a reduce tensiunea în continuare, urmărind 10V sau mai puțin.

Acum puteți efectua în condiții de siguranță o verificare vizuală, căutând orice semne de supraîncălzire sau orice scurgere sau umflare a condensatorilor electrolitici.

Verificați continuitatea de la priză până la redresorul de punte. Aceasta va implica siguranța din priză, poate o altă siguranță pe placa de circuit și adesea un filtru de intrare de la rețea.

Verificați fiecare dintre cele 4 diode care conțin redresorul de punte. Dacă puteți, testați condensatorul rezervorului.

Dincolo de aceasta, testarea devine din ce în ce mai dificilă. Oscilatorul este adesea un circuit integrat care ar fi greu de testat, dar uneori va cuprinde unul sau doi tranzistori pe care ați putea să-i puteți desface și testați. Verificați marcajele de pe orice tranzistoare și Google pentru acestea. În cazul în care acestea nu au reușit, există șanse mari să găsiți înlocuitori.