nabíjačka

A nabíjačka (Anglicky: Power Supply Unit, PSU) je nezávislé zariadenie alebo modul na dodávanie energie do zariadení alebo modulov, ktoré vyžadujú iné napätie a prúd ako tie, ktoré poskytuje elektrická sieť. Výstupné napätie a maximálny výstupný prúd môžu byť pevné alebo variabilné.

Obsah

druhov

Zdroje sa delia na spínané zdroje a zdroje transformátora; druhý stále regulovaný a neregulovaný. Všetky sú dostupné v rôznych prevedeniach v závislosti od účelu.

Dnes sa spínacie zdroje napájania väčšinou - ale nie výlučne - používajú. Pracujú na vyšších frekvenciách ako je sieťová frekvencia - typické hodnoty sú v rozmedzí od niekoľkých 10 kHz do niekoľkých 100 kHz. To umožňuje použitie menších a ľahších transformátorov a vyššiu mieru účinnosti pri rovnakom výkone. Prakticky všetky spínané zdroje poskytujú regulovaný zdroj Jednosmerné napätie alebo regulovaný Priamy prúd. Existujú špeciálne napájacie zdroje, ktoré je možné prevádzkovať iba pod záťažou, pretože pri otvorených spojeniach by sa vytvorilo také vysoké napätie, ktoré by sa zničilo. V závislosti od typu menia buď spínaciu frekvenciu, alebo pomer šírky impulzu, čo zabraňuje energetickým stratám. Aj keď vyžadujú viac komponentov ako napájacie zdroje pre transformátory, sú teraz viac než konkurencieschopné kvôli zvýšeným nákladom na suroviny a cenám energie.

Transformátorové napájacie zdroje majú jednoduchšiu štruktúru ako spínané napájacie zdroje, ako je znázornené na obrázku vpravo: Obsahujú transformátor (1), ktorého primárne vinutie je napájané priamo striedavým napätím elektrickej siete a sieťovou frekvenciou. Prevedie napätie na požadovanú výstupnú hodnotu alebo hodnoty a zabezpečí galvanické oddelenie od siete. Na napájanie je možné použiť autotransformátory bez galvanického oddelenia. Sekundárne striedavé napätie transformátora sa prevádza na jednosmerné napätie pomocou usmerňovača (2) a vyhladzovacieho kondenzátora (3), nasledujúci lineárny regulátor (4) zaisťuje konštantné výstupné napätie s potrebnými tepelnými stratami. Pretože sa lineárny regulátor (4) nepoužíva pre neregulované napájacie zdroje, neposkytuje konštantné výstupné napätie, ale je možné ich vyrobiť nákladovo efektívne a s menším počtom komponentov. Niekedy sa neregulované napájacie zdroje transformátora skladajú iba zo sieťového transformátora, potom vyžarujú striedavé napätie.

Napájacie zdroje pre konštantný prúd vo forme zdroja konštantného prúdu sú menej časté. Vyžaduje sa od nich napríklad prevádzka polovodičových laserov alebo nabíjačky na nabíjanie akumulátorov. V tomto prevádzkovom režime je možné ďalej použiť univerzálne laboratórne napájacie zdroje.

Vzory

Zdroje napájania sú ponúkané v rôznych prevedeniach v závislosti od účelu použitia a výstupného výkonu, ktorý sa má poskytnúť:

Zásuvné napájacie zdroje

Napájacie zdroje sú napájacie zdroje, ktoré tvoria jednotku so zástrčkou. Používajú sa na malé služby; Malý znamená tu menej ako 10 W pri konvenčnom dizajne a menej ako 50 W pri prepínaných napájacích zdrojoch. Zástrčka na pripojenie k elektrickej sieti je integrovaná v kryte napájacieho zdroja. Výstupné nízke napätie je zvyčajne vedené k zariadeniu, ktoré sa má napájať káblom, existujú však aj typy, ktoré majú na strane nízkeho napätia zásuvku, napríklad nabíjačky USB.

Zásuvné napájacie zdroje sa občas vtipne označujú ako "Nástenná bradavica" určený. V nemeckom preklade knihy Douglasa Adamsa Salmon in Doubt sa im hovorí „Bammeldinger“ označuje [1] na jednej strane kvôli mnohým zmenám úrovní prúdu, elektrických napätí a konektorov a obtiažnosti kombinácie zásuvného zdroja napájania a súvisiaceho zariadenia bez chýb.

Meniť zdroj energie

Medzitým sú takmer všetky zásuvné napájacie zdroje skonštruované ako spínané napájacie zdroje, ktoré sú nielen výrazne ľahšie a menšie ako napájacie zdroje transformátorov, ale majú aj nižšiu spotrebu energie pri voľnobežných otáčkach a sú efektívnejšie v prevádzke. Okrem toho je výstupné napätie stabilnejšie ako pri nestabilizovaných bežných napájacích zdrojoch. Spravidla sú odolné voči skratu a vďaka širokopásmovému vstupu v rozmedzí od 85 V do 250 V je možné ich prevádzkovať na všetkých bežných sieťových napätiach na svete. Avšak vzhľadom na vysoké spínacie frekvencie, ktoré sa vyskytujú vo vnútri, generujú väčšie rušenie v elektrickej sieti, čo si vyžaduje opatrenia na potlačenie rušenia. Strata výkonu naprázdno bola EÚ legálne obmedzená na 1 watt.

Pri pripájaní k napájanému zariadeniu sa používa celý rad konektorov a napätí. Niektoré konektory sú mechanicky štandardizované, pravidelne sa však pridávajú nové varianty špecifické pre výrobcu. Zástrčky a ich polarita nie sú štandardizované, takže každé zariadenie zvyčajne vyžaduje vlastné napájanie. V prípade napájacích zdrojov pre mobilné telefóny je teraz v celej Európe štandardizovaná zástrčka USB pre triedu zariadení smartphone (európska norma EN 62684: 2010). [2] Duté zástrčky a zástrčky konektorov možno nájsť na mnohých zariadeniach, pričom prvé z nich je vhodnejšie ako zásuvkové konektory, pretože tie dočasne spôsobia skrat, keď sú zapojené do zásuvky, a mali by sa pripájať alebo vyberať iba vtedy, keď je jednotka napájania mŕtva.

Napájanie transformátora

V minulosti sa v mnohých zásuvných zdrojoch napájania používali jednoduché konštrukcie pozostávajúce z transformátora, usmerňovača a filtračného kondenzátora, ktorých elektrická účinnosť je pri plnom zaťažení hlboko pod 50%. Dnes sa nachádzajú iba v osobitných prípadoch. Okrem zariadení označených ako „stabilizované“ nie je k dispozícii žiadny regulátor napätia, rôzne výstupné napätia sa dosahujú prepínaním vinutí transformátora. Napätia naprázdno neregulovaných zariadení sú často oveľa vyššie ako stanovené menovité napätie. Transformátory obsahujú samonastaviteľnú alebo neresetovateľnú tepelnú poistku, ktorá sa po preťažení stane nepoužiteľnou. Zásuvné napájacie zdroje s výstupom striedavého napätia obsahujú iba jeden transformátor.

Transformátorové napájacie zdroje sú často konštruované pre nízku hmotnosť a nízke náklady. Maximálne využívajú železné jadro, ktoré je tiež často horšej kvality, čo znamená, že z elektrickej siete sa odoberá niekoľko wattov aj bez pripojeného spotrebiča alebo bez spotreby energie. Vyššie uvedená okolnosť vniesla napájanie zo zásuvky do kritiky ochrancov životného prostredia. V roku 1998 BUND v mediálnej kampani vypočítal, že strednú jadrovú elektráreň je možné zachrániť dôsledným odpojením/vytiahnutím všetkých napájacích zdrojov (nielen zásuvných napájacích zdrojov) elektrických zariadení, ktoré nie sú v prevádzke v nemecky hovoriacich krajinách.

Značenie

Používajú sa tieto označenia:

Polarita: Napájacie jednotky na jednosmerný prúd majú kladnú alebo zápornú polaritu, ktorá je označená symbolmi na susednom obrázku a zodpovedá polarite vnútorného pólu zástrčky a zásuvky. Polarita napájacej jednotky sa musí zhodovať s polaritou napájaného zariadenia, aby sa zabránilo poškodeniu (zvyčajne zničeniu celého zariadenia).
„Stabilizované“ znamená, že výstupné napätie si zachováva svoju nominálnu hodnotu aj pri voľnobežných otáčkach. (Nachádza sa iba na napájacích zdrojoch transformátora.)
Výstup: xx voltov ⎓ znamená usmernené a filtrované napätie; obsahuje komponenty striedavého napätia, pri voľnobehu výstupné napätie niekedy výrazne stúpne nad nominálne napätie.
Výstup: xx voltov striedavého prúdu alebo

znamená výstup striedavého napätia (napr. pre rozprávkové svetlá).

Po špecifikácii napätia nasleduje špecifikácia maximálneho odberného prúdu alebo výstupného výkonu.

Existujú aj symboly a piktogramy:

Prečiarknuté odpadkové koše: podľa vyhlášky o elektronickom šrotovaní nepoužívané zariadenia nepatria do zvyškového odpadu
Dvojitý štvorec: ochranná izolácia živých častí
Štylizovaný dom: iba na vnútorné použitie
Značka CE: Voľná ochranná známka pre Európsku úniu. Umiestnením označenia CE osoba, ktorá uvádza výrobok na trh, potvrdzuje, že výrobok je v súlade s európskymi smernicami EÚ pre konkrétny výrobok.
Prekrývajúce sa kruhy oddelené čiarou: ochranné oddelenie medzi sieťovým a výstupným napätím (bezpečnostné mimoriadne nízke napätie)

Samostatné zariadenia

Napájacie zdroje s pevným napätím

Pre stredný výkon (10–200 W) existuje široká škála napájacích zdrojov so spoločným výstupným napätím (jedno alebo viac priamych alebo striedavých napätí) vo forme externých jednotiek, ktoré sa napájajú cez napájací kábel, ktorý je čiastočne zapojený do zariadenia a spotrebiteľ cez výstupnú linku. napájanie so zástrčkou zariadenia.

Používanie externých zdrojov napájania na rozdiel od zdrojov napájania integrovaných v zariadení ponúka výrobcom zariadení niektoré dôležité výhody:

Používaním zakúpených, štandardizovaných externých zdrojov napájania sa predchádza vývojovým nákladom a rizikám. Okrem čisto funkčných aspektov sa to týka predovšetkým aspektov bezpečnosti a elektromagnetickej kompatibility, ktoré významne prispievajú k vývojovému úsiliu napájacej jednotky.
Externé zdroje napájania sú štandardizované hromadne vyrábané položky, ktoré sa vyrábajú a ponúkajú veľmi lacno, čo má pozitívny vplyv na celkové náklady na zariadenie.
Prispôsobenie zariadenia sieťovým sieťam špecifickým pre danú krajinu sa zníži na vhodný výber externého napájacieho zdroja.
Vyhodnocovanie a kontrola zariadení pracujúcich s externými zdrojmi napájania z hľadiska ich zhody s platnými právnymi predpismi, napr. B. v súvislosti so schválením výrobku je zvyčajne výrazne lacnejší ako u zariadení s integrovanými jednotkami napájania, pretože do samotného zariadenia sa neprivádza nebezpečné sieťové napätie.
Pre niekoľko zariadení s nízkym napätím je možné použiť schválený zdroj napájania.

Tento dizajn (napr. Pre tlačiarne alebo notebooky) tiež málokedy obsahuje vypínač, takže pomocou prepínateľných zásuvkových pásikov je možné ušetriť časť energie. Najmä atramentové tlačiarne však často vykonávajú komplexný autotest po úplnom odpojení od siete, pri ktorom zbytočne zbytočne míňa veľké množstvo atramentu.

Laboratórne zdroje napájania

Takzvané laboratórne zdroje napájania, nazývané tiež laboratórne zdroje napájania, sú zariadenia, ktoré sa dajú ovládať rôznymi spôsobmi. Zvyčajne majú nekonečne nastaviteľné obmedzenie napätia a nastaviteľné obmedzenie prúdu, ako aj zobrazenie prúdu a napätia.

Zabudovaný napájací zdroj

Pri vyšších výstupoch (nad 100 W) sa napájacie zdroje v zariadeniach alebo spínacích skrinkách často navrhujú ako zostavy alebo vstavané zariadenia. Požiadavky na ochranu kontaktov sú potom nižšie. Na druhej strane však integrácia napájacieho zdroja zvyšuje bezpečnostné požiadavky na celkové zariadenie, pretože to B. pokiaľ ide o ochranu kontaktov, plazivé vzdialenosti a prepäťový odpor alebo ochranné uzemnenie, musia spĺňať požiadavky, ktoré boli predtým umiestnené iba na samostatnom zdroji napájania.

Vstavané zariadenia alebo zdroje napájania sa tiež často používajú, keď sa vyžaduje viac napätí, napríklad v počítačoch, televízoroch, videorekordéroch, faxoch alebo laserových tlačiarňach.

DC spínací prevodník

Napájacie zdroje sa používajú aj v sieťach priameho napätia (lietadlá, motorové vozidlá, solárne systémy), keď je potrebné transformovať napätie alebo je potrebné striedavé napätie. Spravidla sa však neuvádzajú ako napájací zdroj.

Jedným z príkladov sú napájacie zdroje zabudované do výkonných zvukových zosilňovačov na prevádzku v palubnej sieťovej sieti vozidla, ktoré generujú pre výstupné stupne od 12 V (palubná sieť) napätie často viac ako ± 40 V. Tam sa používajú spínané napájacie zdroje DC/DC, ktoré obsahujú invertor a transformátor s následnou opravou.

DC choppery sa používajú v rozsahu nízkej spotreby (pod 5 W) ako zapuzdrené hybridné moduly na elektricky izolované napájanie komponentov.

Typickými aplikáciami sú linkové rozhrania telefónnych modemov alebo sieťových kariet, moderné základné dosky PC a výkonné grafické karty, ktoré generujú svoje prevádzkové napätie čo najbližšie k spotrebiteľovi z napätia napájaného napájacou jednotkou PC. prevodník bodu zaťaženia ).

Striedače generujú striedavé sieťové napätie zo sietí s jednosmerným napätím, napr. B. ako zásuvný napájací adaptér v motorových vozidlách alebo trvale nainštalovaný v sieťach jednosmerného napätia solárnych systémov.