Главная

Виды источников электропитания

Виды источников электропитания

Во многих книгах источники электропитания быто­вых устройств упоминаются вскользь или их существова­ние подразумевается само собой. Что мы делаем в первую очередь, покупая новый плеер, радиоприемник, телевизор или видеокамеру? Прежде всего, мы разбира­емся с их источниками питания. Если они автономные, то надо, соблюдая полярность, вставить батареи в корпус устройства и лишь после этого включать его. Если устройство питается от аккумуляторов, их надо вначале зарядить (а возможно, и отформатировать) и лишь затем вставить в устройство. А если ваше устройство питается от сети, то прежде чем вставить вилку сетевого шнура в розетку и включить устройство, полезно убедиться в том, что переключатель напряжения сети установлен в правильное положение. Словом, с источниками питания мы сталкиваемся в первую очередь! Все бытовые аудио- и видеоустройства нуждаются в электропитании. Подобно тому, как не удалось изобре­сти вечный двигатель, пока не придуманы электронные устройства, способные усиливать электрические сигналы без электропитания входящих в них транзисторов и интегральных микросхем, именуемых активными приборами. Эту азбучную истину должен знать каждый пользователь аудио- и видеоустройств.

По типу электропитания такие устройства в насто­ящее время можно подразделить на три категории:

  • 1 устройства с автономным питанием;
  • 2 устройства с комбинированным питанием;
  • 3 устройства с сетевым питанием.
Устройства с автономным питанием обычно питаются от гальванических элементов и батарей. Батарея — не­сколько гальванических элементов, соединенных по­следовательно (реже параллельно или смешанно). Широ­ко используются также аккумуляторы и аккумуляторные батареи, которые заряжаются с помощью специальных зарядных устройств от сети и затем уже используются для питания аудио- и видеоустройств. Обычно автономное (батарейное) электропитание применяется в малогаба­ритных устройствах малой мощности — плеерах (маг­нитофонных и дисковых), радиоприемниках и магнито­лах низших классов.
Комбинированное питание, пожалуй, наиболее удоб­но. Оно предполагает, что соответствующее устройство может питаться как от батарей, так и от электрической сети переменного тока. Некоторые устройства могут питаться и от бортовой сети — например, автомобилей (с подключением к ней с помощью разъема-вставки, вставляемого в гнездо для зажигалки). При питании от сети используются специальные источники вторичного электропитания — сетевые адаптеры. Они могут быть встроенными в корпус питаемых устройств или выпол­няться в виде отдельных устройств.
Сетевое питание обычно используется для стацио­нарных устройств, потребляющих приличную мощ­ность — обычно начиная с десятка ватт. Такие устрой­ства редко переносятся с места на место и почти никогда не используются при отдыхе на природе.  
Различают первичные и вторичные источники питания.
Первичные источники питания   
    Гальванические элементы
    Аккумуляторы
    Топливные элементы
    Редоксиэлементы
 
Прочие первичные источники тока

    Фотоэлектрические преобразователи (солнечная батарея)
    Термоэлектрические преобразователи
    Электромеханические источники тока
    МГД-генератор
    Радиоизотопные источники энергии
Вторичные источники питания
 
    Трансформаторы и автотрансформаторы переменного напряжения и тока
    Вибропреобразователи
    Импульсные преобразователи
    Стабилизаторы напряжения и тока
    Инверторы
    Умформеры

Первичные источники питания − преобразователи различных видов энергии в электрическую. Например: гидроэлектростанция − ГЭС (потенциальная гравитационная энергия воды преобразуется в электрическую энергию), химические источники тока (ХИТ), аккумуляторы,  топливные элементы (химическая энергия преобразуется в электрическую), дизель-генераторная установка − ДГУ (химическая энергия преобразуется в механическую, затем в электрическую), ветрогенератор (кинетическая энергия частиц воздуха преобразуется в электрическую) и др. В силовой электротехнике к первичным источникам питания можно отнести аккумуляторные батареи, дизельные- газовые- бензиновые генераторные установки, генерирующие электростанции, ИБП в автономном режиме работы и др..   Примером может служить аккумулятор, преобразующий химическую энергию в электрическую.
Вторичные источники сами не генерируют электроэнергию, а служат лишь для её преобразования с целью обеспечения требуемых параметров (напряжения, тока, пульсаций напряжения и т. п.) Устройство, предназначенное для обеспечения питания электроприбора электрической энергией, при соответствии требованиям её параметров: напряжения, тока, и так далее путём преобразования энергии других источников питания Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему (обычно в простых устройствах; либо когда недопустимо даже незначительное падение напряжения на подводящих проводах — например материнская плата компьютера имеет встроенные преобразователи напряжения для питания процессора), выполненным в виде модуля (блока питания, стойки электропитания и так далее), или даже расположенным в отдельном помещении (цехе электропитания).
  • Задачи вторичного источника питания
  •     Обеспечение передачи мощности — источник питания должен обеспечивать передачу заданной мощности с наименьшими потерями и соблюдением заданных характеристик на выходе без вреда для себя. Обычно мощность источника питания берут с некоторым запасом.
  •     Преобразование формы напряжения — преобразование переменного напряжения в постоянное, и наоборот, а также преобразование частоты, формирование импульсов напряжения и т. д. Чаще всего необходимо преобразование переменного напряжения промышленной частоты в постоянное.
  •     Преобразование величины напряжения — как повышение, так и понижение. Нередко необходим набор из нескольких напряжений различной величины для питания различных цепей.
  •     Стабилизация — напряжение, ток и другие параметры на выходе источника питания должны лежать в определённых пределах, в зависимости от его назначения при влиянии большого количества дестабилизирующих факторов: изменения напряжения на входе, тока нагрузки и так далее. Чаще всего необходима стабилизация напряжения на нагрузке, однако иногда (например, для зарядки аккумуляторов) необходима стабилизация тока.
  •     Защита — напряжение, или ток нагрузки в случае неисправности (например, короткого замыкания) каких-либо цепей может превысить допустимые пределы и вывести электроприбор, или сам источник питания из строя. Также во многих случаях требуется защита от прохождения тока по неправильному пути: например прохождения тока через землю при прикосновении человека или постороннего предмета к токоведущим частям.
  •     Гальваническая развязка цепей — одна из мер защиты от протекания тока по неверному пути.
  •     Регулировка — в процессе эксплуатации может потребоваться изменение каких-либо параметров для обеспечения правильной работы электроприбора.
  •     Управление — может включать регулировку, включение/отключение каких-либо цепей, или источника питания в целом. Может быть как непосредственным (с помощью органов управления на корпусе устройства), так и дистанционным, а также программным (обеспечение включения/выключения, регулировка в заданное время или с наступлением каких-либо событий).
  •     Контроль — отображение параметров на входе и на выходе источника питания, включения/выключения цепей, срабатывания защит. Также может быть непосредственным или дистанционным.
  • Чаще всего перед вторичными источниками питания стоит задача преобразования электроэнергии из сети переменного тока промышленной частоты (например, в России — 220 В 50 Гц, в США — 120 В 60 Гц). Две наиболее типичных конструкции — это трансформаторные и импульсные источники питания.