Импульсный источник питания

Внутренний вид ИИП ATX : внизу A: входная фильтрация электромагнитных помех и мостовой выпрямитель; B: конденсаторы входного фильтра; «Между» B и C: радиатор первичной стороны; С: трансформатор; Между C и D: радиатор вторичной стороны; D: катушка выходного фильтра; E: конденсаторы выходного фильтра. Катушка и большой желтый конденсатор под буквой E являются дополнительными входными фильтрующими компонентами, которые устанавливаются непосредственно на входной разъем питания и не являются частью основной печатной платы. Блоки питания ATX имеют как минимум 5 независимых выходов напряжения.

Регулируемый импульсный источник питания для лабораторного использования.

Импульсный источник питания ( импульсный источник питания , импульсный источник питания , импульсный источник питания , SMPS или переключатель ) — это электронный источник питания , который включает в себя импульсный регулятор для эффективного преобразования электроэнергии .

Как и другие источники питания, SMPS передает мощность от источника постоянного или переменного тока (часто от сети , см. Адаптер переменного тока ) на нагрузки постоянного тока, такие как персональный компьютер , при преобразовании характеристик напряжения и тока . В отличие от линейного источника питания , проходной транзистор импульсного источника питания постоянно переключается между состояниями с малым рассеянием , полностью включенным и полностью закрытым и проводит очень мало времени в переходах с высоким рассеянием, что сводит к минимуму потери энергии. Гипотетический идеальный импульсный источник питания не рассеивает мощность. Регулирование напряжения достигается путем изменения соотношения времени включения и выключения (также известного как рабочий цикл ).). Напротив, линейный источник питания регулирует выходное напряжение, постоянно рассеивая мощность на проходном транзисторе . Эта более высокая эффективность преобразования энергии является важным преимуществом импульсного источника питания.

Импульсные источники питания также могут быть значительно меньше и легче, чем линейные источники питания, потому что трансформатор может быть намного меньше. Это связано с тем, что он работает на частоте коммутации от нескольких сотен кГц до нескольких МГц, в отличие от 50-60 Гц, характерных для частоты сети переменного тока. Несмотря на уменьшение размера, сама топология источника питания и требование подавления электромагнитных помех (ЭМП) в коммерческих конструкциях обычно приводят к гораздо большему количеству компонентов и соответствующей сложности схемы.

Импульсные регуляторы используются в качестве замены линейным регуляторам, когда требуется более высокая эффективность, меньший размер или меньший вес. Однако они более сложны; коммутационные токи могут вызвать проблемы с электрическими помехами, если их тщательно не подавить, а простые конструкции могут иметь низкий коэффициент мощности .

История

1836 г.: Индукционные катушки используют переключатели для создания высокого напряжения.
1910 г.: Система зажигания с индуктивным разрядом, изобретенная Чарльзом Ф. Кеттерингом и его компанией Dayton Engineering Laboratories Company (Delco) , запущена в производство для Cadillac. ^[1] Система зажигания Кеттеринга представляет собой версию повышающего преобразователя обратного хода с механическим переключением; трансформатор это катушка зажигания. Варианты этой системы зажигания использовались во всех недизельных двигателях внутреннего сгорания до 1960-х годов, когда ее начали заменять сначала полупроводниковыми версиями с электронным переключением, а затем системами зажигания с емкостным разрядом .
1926 г.: 23 июня британский изобретатель Филип Рэй Курси подал заявку на патент в своей стране и США на свой «Электрический конденсатор». ^[2]^[3] В патенте среди прочего упоминаются высокочастотная сварка ^[4] и печи. ^[3]
в. 1932 г.: Электромеханические реле используются для стабилизации выходного напряжения генераторов. См. Регулятор напряжения#Электромеханические регуляторы . ^[5]^[6]
в. 1936 г.: В автомобильных радиоприемниках использовались электромеханические вибраторы для преобразования питания 6 В от батареи в подходящее напряжение B + для электронных ламп. ^[7]
1959 г.: МОП - транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) изобретен Мохамедом М. Аталла и Давоном Кангом из Bell Labs . ^[8] Мощный МОП - транзистор позже стал наиболее широко используемым силовым устройством для переключения источников питания. ^[9]
1959 г.: Система питания транзисторного генератора и выпрямительного преобразователя . Патент США 3 040 271 зарегистрирован Джозефом Э. Мерфи и Фрэнсисом Дж. Старзеком из компании General Motors ^{[10] .}
1960-е: Управляющий компьютер Apollo , разработанный в начале 1960-х годов Лабораторией приборостроения Массачусетского технологического института для амбициозных миссий НАСА на Луну (1966-1972), включал ранние импульсные источники питания. ^[11]
в. 1967 г.: Боб Видлар из Fairchild Semiconductor разрабатывает регулятор напряжения µA723 IC. Одним из его применений является импульсный регулятор. ^[12]
1970 г.: Tektronix начинает использовать высокоэффективный источник питания в своих осциллографах серии 7000, выпускавшихся примерно с 1970 по 1995 год. ^[13]^[14]^[15]^[16]
1970 г.: Роберт Бошерт разрабатывает более простые и недорогие схемы. К 1977 году Boschert Inc. выросла до компании, насчитывающей 650 человек. ^[17]^[18] После серии слияний, поглощений и выделений (Computer Products, Zytec, Artesyn, Emerson Electric) компания теперь является частью Advanced Energy . ^[19]^[20]^[21]
1972 г.: HP-35 , первый карманный калькулятор Hewlett-Packard , представлен с транзисторным импульсным источником питания для светодиодов , часов, таймеров, ПЗУ и регистров. ^[22]
1973 г.: Xerox использует импульсные блоки питания в миникомпьютере Alto ^[23]
1976 г.: Роберт Маммано, соучредитель Silicon General Semiconductors, разрабатывает первую интегральную схему для управления импульсными источниками питания модели SG1524. ^[17] После серии слияний и поглощений (Linfinity, Symetricom, Microsemi ) компания стала частью Microchip Technology . ^[24]
1977 г.: Apple II разработан с импульсным источником питания. « Род Холт … создал импульсный источник питания, который позволил нам сделать очень легкий компьютер ». ^[25]
1980 г.: Генератор синтезированных сигналов HP8662A 10 кГц – 1,28 ГГц поставляется с импульсным источником питания. ^[26]

Объяснение

В линейном источнике питания (не SMPS) используется линейный регулятор для обеспечения желаемого выходного напряжения за счет рассеяния избыточной мощности на омических потерях (например, в резисторе или в области коллектор-эмиттер проходного транзистора в его активном режиме). Линейный регулятор регулирует либо выходное напряжение, либо ток, рассеивая избыточную электрическую мощность в виде тепла , и, следовательно, его максимальная эффективность по мощности зависит от напряжения на выходе / напряжения на входе, поскольку разница в напряжении теряется.

Напротив, SMPS изменяет выходное напряжение и ток, переключая элементы хранения без потерь, такие как катушки индуктивности и конденсаторы , между различными электрическими конфигурациями. Идеальные переключающие элементы (приблизительно транзисторы, работающие вне их активного режима) не имеют сопротивления, когда они «включены», и не проводят ток, когда «выключены», поэтому преобразователи с идеальными компонентами будут работать со 100% эффективностью (т. е. вся входная мощность передается к нагрузке; мощность не теряется в виде рассеянного тепла). В действительности таких идеальных компонентов не существует, поэтому импульсный источник питания не может быть на 100 % эффективнее, но его эффективность все же значительно выше, чем у линейного регулятора.

Основная схема повышающего преобразователя

Например, если источник постоянного тока, катушка индуктивности, переключатель и соответствующее электрическое заземление соединены последовательно, а переключатель управляется прямоугольной волной , размах напряжения сигнала, измеренного на переключателе, может превышать входное напряжение от источника постоянного тока. Это связано с тем, что индуктор реагирует на изменения тока, индуцируя собственное напряжение, чтобы противостоять изменению тока, и это напряжение добавляется к напряжению источника, пока переключатель разомкнут. Если комбинация диодов и конденсаторов размещена параллельно переключателю, пиковое напряжение может быть сохранено в конденсаторе, и конденсатор может использоваться в качестве источника постоянного тока с выходным напряжением, превышающим напряжение постоянного тока, управляющее цепью. Этот повышающий преобразователь действует какповышающий трансформатор для сигналов постоянного тока. Понижающе -повышающий преобразователь работает аналогичным образом, но дает выходное напряжение, полярность которого противоположна входному напряжению. Существуют и другие понижающие схемы для увеличения среднего выходного тока при снижении напряжения.

В SMPS протекание выходного тока зависит от входного сигнала мощности, используемых элементов хранения и топологии схемы, а также от схемы, используемой (например, широтно-импульсная модуляция с регулируемым рабочим циклом ) для управления переключающими элементами. Спектральная плотность этих сигналов переключения имеет энергию, сконцентрированную на относительно высоких частотах. Таким образом, переходные процессы переключения и пульсации , вносимые в выходные сигналы, могут быть отфильтрованы с помощью небольшого LC-фильтра .

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом импульсного источника питания является более высокий КПД ( до 96 % ), чем у линейных регуляторов, поскольку переключающий транзистор рассеивает небольшую мощность, работая в качестве ключа.

Другие преимущества включают меньший размер, более низкий уровень шума и меньший вес за счет отказа от тяжелых трансформаторов сетевой частоты, а также сопоставимое тепловыделение. Потери мощности в режиме ожидания часто намного меньше, чем у трансформаторов. Трансформатор в импульсном источнике питания также меньше, чем традиционный трансформатор сетевой частоты (50 Гц или 60 Гц в зависимости от региона), и поэтому требует меньшего количества дорогостоящего сырья, такого как медь.

Недостатки включают большую сложность, генерацию высокоамплитудной, высокочастотной энергии, которую должен блокировать фильтр нижних частот , чтобы избежать электромагнитных помех (ЭМП), пульсации напряжения на частоте переключения и частоты его гармоник .

Очень недорогие SMPS могут возвращать электрический шум переключения обратно в линию электропередачи, вызывая помехи для устройств, подключенных к той же фазе, таких как аудио / видео оборудование. SMPS без коррекции коэффициента мощности также вызывают гармонические искажения.

Сравнение SMPS и линейного источника питания

Доступны два основных типа регулируемых источников питания: импульсные и линейные. В следующей таблице сравниваются линейные регулируемые и нерегулируемые источники переменного тока в постоянный с импульсными стабилизаторами в целом:

Сравнение линейного источника питания и импульсного источника питания
	Линейный источник питания	Импульсный источник питания	Примечания
Размер и вес	Радиаторы для мощных линейных регуляторов увеличивают размер и вес. Трансформаторы, если они используются, имеют большие размеры из-за низкой рабочей частоты (частота сети 50 или 60 Гц); в противном случае может быть компактным из-за небольшого количества компонентов.	Меньший трансформатор (если используется; иначе индуктор) из-за более высокой рабочей частоты (обычно 50 кГц - 1 МГц ). Размер и вес адекватного радиочастотного экранирования могут быть значительными.	Допустимая мощность трансформатора данного размера и веса увеличивается с увеличением частоты при условии, что гистерезисные потери могут быть снижены. Следовательно, более высокая рабочая частота означает либо большую мощность, либо меньший трансформатор.
Выходное напряжение	При использовании трансформатора возможно любое напряжение; если безтрансформаторный, ограниченный тем, что может быть достигнуто с помощью удвоителя напряжения . В нерегулируемом состоянии напряжение значительно зависит от нагрузки.	Доступны любые напряжения, ограниченные только напряжениями пробоя транзисторов во многих схемах. Напряжение мало зависит от нагрузки.	SMPS обычно может справиться с более широкими изменениями входного сигнала до изменения выходного напряжения.
Эффективность , тепловыделение и мощность	Если регулируемый: КПД в значительной степени зависит от разницы напряжений между входом и выходом; выходное напряжение регулируется за счет рассеивания избыточной мощности в виде тепла, что обеспечивает типичный КПД 30–40%. ^[27] При отсутствии регулирования потери в железе и меди трансформатора могут быть единственными значительными источниками неэффективности.	Выход регулируется с помощью контроля рабочего цикла ; транзисторы полностью включены или полностью выключены, поэтому резистивные потери между входом и нагрузкой очень малы. Единственное выделение тепла связано с неидеальными аспектами компонентов и током покоя в схеме управления.	Коммутационные потери в транзисторах (особенно в короткой части каждого цикла, когда устройство частично включено), сопротивление коммутирующих транзисторов во включенном состоянии, эквивалентное последовательное сопротивление в катушке индуктивности и конденсаторах, потери в сердечнике катушки индуктивности, падение напряжения выпрямителя способствуют типичному КПД 60–70%. Однако за счет оптимизации конструкции SMPS (например, за счет выбора оптимальной частоты переключения, предотвращения насыщения катушек индуктивности и активного выпрямления ) количество потерь мощности и тепла можно свести к минимуму; хороший дизайн может иметь эффективность 95%.
Сложность	Нерегулируемым может быть просто диод и конденсатор; регулируемый имеет схему регулирования напряжения и конденсатор, фильтрующий помехи; обычно более простая схема (и более простые критерии устойчивости контура обратной связи), чем схемы с переключаемыми режимами.	Состоит из микросхемы контроллера, одного или нескольких силовых транзисторов и диодов, а также силового трансформатора, катушек индуктивности и фильтрующих конденсаторов . Присутствуют некоторые конструктивные сложности (уменьшение шума/помех, дополнительные ограничения на максимальные номиналы транзисторов при высоких скоростях переключения), отсутствующие в схемах линейного регулятора.	В импульсных источниках питания (переменного тока в постоянный) один сердечник трансформатора может генерировать несколько напряжений, но это может привести к сложностям проектирования/использования: например, это может наложить ограничения на минимальный выходной ток на одном выходе. Для этого SMPS должны использовать управление рабочим циклом. Один из выходов должен быть выбран для питания контура обратной связи регулирования напряжения (обычно нагрузки 3,3 В или 5 В более привередливы в отношении напряжения питания, чем нагрузки 12 В , поэтому это определяет решение о том, какой из них питает контур обратной связи). другие выходы обычно довольно хорошо отслеживают регулируемый). Оба нуждаются в тщательном выборе трансформаторов. Из-за высоких рабочих частот в SMPS паразитная индуктивность и емкостьследы на печатной плате становятся важными.
Радиочастотные помехи	Умеренные высокочастотные помехи могут создаваться диодами выпрямителя переменного тока при большой токовой нагрузке, в то время как большинство других типов источников питания не создают высокочастотных помех. Некоторая индукция сетевого шума в неэкранированные кабели, проблематичная для звука с низким уровнем сигнала.	ЭМП/РЧ -помехи возникают из-за резкого включения и выключения тока. Следовательно, для уменьшения разрушительных помех необходимы фильтры электромагнитных помех и радиочастотное экранирование .	Длинные провода между компонентами могут снизить эффективность высокочастотного фильтра, обеспечиваемого конденсаторами на входе и выходе. Стабильная частота переключения может быть важна.
Электронный шум на выходных клеммах	Нерегулируемые блоки питания могут иметь небольшую пульсацию переменного тока, наложенную на составляющую постоянного тока при удвоенной частоте сети ( 100–120 Гц ). Это может вызвать слышимый шум сети в звуковом оборудовании, рябь яркости или полосчатые искажения в аналоговых камерах видеонаблюдения.	Более шумный из-за частоты переключения SMPS. Выходной сигнал без фильтрации может вызвать сбои в цифровых цепях или шум в аудиоцепях.	Это можно подавить с помощью конденсаторов и других схем фильтрации в выходном каскаде. В импульсном блоке питания частота переключения может быть выбрана таким образом, чтобы шум не попадал в рабочую полосу частот схемы (например, для аудиосистем выше диапазона человеческого слуха).
Электронный шум на входных клеммах	Вызывает гармонические искажения входного переменного тока, но относительно мало или вообще не вызывает высокочастотного шума.	Очень дешевый SMPS может возвращать электрический шум переключения обратно в линию электропередачи, вызывая помехи для аудио/видеооборудования, подключенного к той же фазе. SMPS без коррекции коэффициента мощности также вызывают гармонические искажения.	Этого можно избежать, если между входными клеммами и мостовым выпрямителем подключить (должным образом заземленный) фильтр электромагнитных/радиопомех.
Акустический шум	Слабый, обычно неслышный сетевой гул, обычно из-за вибрации обмоток трансформатора или магнитострикции .	Обычно неслышимы для большинства людей , если только у них нет вентилятора, или они не нагружены/не работают со сбоями, или используют частоту переключения в звуковом диапазоне, или пластины катушки вибрируют на субгармонике рабочей частоты.	Рабочая частота ненагруженного SMPS иногда находится в слышимом для человека диапазоне и может субъективно звучать довольно громко для людей, чей слух очень чувствителен к соответствующему частотному диапазону.
Фактор силы	Низкий для регулируемого источника питания, потому что ток потребляется от сети на пиках синусоиды напряжения , если только за выпрямителем не следует цепь дроссельного или резисторного входа (сейчас редко).	В диапазоне от очень низкого до среднего, так как простой SMPS без PFC потребляет пики тока на пиках синусоиды переменного тока.	Активная/пассивная коррекция коэффициента мощности в SMPS может решить эту проблему и даже требуется некоторыми органами по регулированию электроэнергетики, особенно в ЕС. Внутреннее сопротивление маломощных трансформаторов в линейных источниках питания обычно ограничивает пиковый ток в каждом цикле и, таким образом, дает лучший коэффициент мощности, чем многие импульсные источники питания, которые напрямую выпрямляют сеть с небольшим последовательным сопротивлением.
Пусковой ток	Большой ток при включении оборудования линейного электроснабжения с питанием от сети до стабилизации магнитного потока трансформатора и полного заряда конденсаторов, если не используется схема медленного пуска.	Чрезвычайно большой пиковый импульсный ток «пускового тока», ограниченный только импедансом входного источника питания и любым последовательным сопротивлением конденсаторов фильтра.	Пустые конденсаторы фильтра изначально потребляют большое количество тока по мере их зарядки, а конденсаторы большего размера потребляют большее количество пикового тока. Будучи во много раз превышающим нормальный рабочий ток, это сильно нагружает компоненты, подверженные перенапряжению, усложняет выбор предохранителя, чтобы избежать нежелательного перегорания, и может вызвать проблемы с оборудованием, использующим защиту от перегрузки по току, таким как источники бесперебойного питания . Снижается за счет использования подходящей схемы плавного пуска или последовательного резистора.
Риск поражения электрическим током	Поставки с трансформаторами изолируют входящий источник питания от питаемого устройства и, таким образом, позволяют надежно заземлить металлические конструкции корпуса. Опасно при выходе из строя первичной/вторичной изоляции, что маловероятно при разумной конструкции. Бестрансформаторное питание от сети опасно. Как в линейном, так и в импульсном режиме сетевое и, возможно, выходное напряжения являются опасными и должны быть хорошо изолированы.	Общая шина оборудования (включая корпус) питается до половины напряжения сети, но с высоким импедансом, если только оборудование не заземлено/заземлено или не содержит фильтрацию электромагнитных/радиопомех на входных клеммах.	В соответствии с правилами, касающимися излучения электромагнитных/радиопомех, многие импульсные источники питания содержат фильтрацию электромагнитных/радиопомех на входном каскаде, состоящую из конденсаторов и катушек индуктивности перед мостовым выпрямителем. Два конденсатора соединены последовательно с шинами под напряжением и нейтралью с заземлением между двумя конденсаторами. Это формирует емкостный делитель, который питает общую шину при половинном сетевом напряжении. Его источник тока с высоким импедансом может вызывать у оператора покалывание или «укус» или может использоваться для включения светодиода замыкания на землю. Однако этот ток может вызвать ложное срабатывание наиболее чувствительных устройств защитного отключения . В источниках питания без контакта заземления (например, в зарядных устройствах USB) между первичной и вторичной сторонами расположен конденсатор ЭМИ/РЧ-помех. ^[28]Он также может вызывать очень легкое покалывание, но это безопасно для пользователя. ^[29]
Риск повреждения оборудования	Очень низкий, если только не произойдет короткое замыкание между первичной и вторичной обмотками или регулятор не выйдет из строя из-за внутреннего короткого замыкания.	Может выйти из строя, что приведет к очень высокому выходному напряжению ^{[ определить количественно ]} . Напряжение на конденсаторах может привести к их взрыву. В некоторых случаях может разрушить входные каскады в усилителях, если плавающее напряжение превышает напряжение пробоя база-эмиттер транзистора, что приводит к падению коэффициента усиления транзистора и увеличению уровня шума. ^[30] Снижается за счет хорошей отказоустойчивой конструкции. Отказ компонента в самом SMPS может привести к дальнейшему повреждению других компонентов блока питания; могут возникнуть трудности с устранением неполадок.	Плавающее напряжение вызвано конденсаторами, шунтирующими первичную и вторичную стороны источника питания. Подключение к заземленному оборудованию вызовет мгновенный (и потенциально разрушительный) всплеск тока на разъеме, поскольку напряжение на вторичной стороне конденсатора выравнивается с потенциалом земли.

Теория Операции

Блок-схема ИИП переменного/постоянного тока с питанием от сети с регулированием выходного напряжения

Входной выпрямительный каскад

Переменный ток, полуволновые и двухполупериодные выпрямленные сигналы

Если SMPS имеет вход переменного тока, то первым этапом является преобразование входа в постоянный ток. Это называется ректификация . Для SMPS с входом постоянного тока этот каскад не требуется. В некоторых блоках питания (в основном компьютерные блоки питания ATX), схема выпрямителя может быть сконфигурирована как удвоитель напряжения путем добавления переключателя, управляемого вручную или автоматически. Эта функция позволяет работать от источников питания, которые обычно имеют напряжение 115 В или 230 В. Выпрямитель вырабатывает нерегулируемое постоянное напряжение, которое затем подается на большой конденсатор фильтра. Ток, потребляемый от сети этой схемой выпрямителя, возникает короткими импульсами вокруг пиков переменного напряжения. Эти импульсы имеют значительную высокочастотную энергию, что снижает коэффициент мощности. Чтобы исправить это, многие новые SMPS будут использовать специальную схему PFC , чтобы входной ток следовал синусоидальной форме входного напряжения переменного тока, корректируя коэффициент мощности. Источники питания, в которых используется активная коррекция коэффициента мощности, обычно имеют автоматический выбор диапазона, поддерживая входное напряжение от~100 В переменного тока – 250 В переменного тока , без переключателя входного напряжения.

SMPS, предназначенный для ввода переменного тока, обычно может работать от источника постоянного тока, потому что постоянный ток будет проходить через выпрямитель без изменений. ^[31] Если блок питания рассчитан на 115 В переменного тока и не имеет переключателя напряжения, требуемое напряжение постоянного тока будет составлять 163 В постоянного тока (115 × √2). Однако этот тип использования может быть вредным для каскада выпрямителя, поскольку при полной нагрузке будет использоваться только половина диодов в выпрямителе. Это может привести к перегреву этих компонентов, что приведет к их преждевременному выходу из строя. С другой стороны, если блок питания имеет переключатель напряжения, основанный на схеме Делона , для 115/230 В (компьютерные блоки питания ATX обычно относятся к этой категории), переключатель должен быть установлен в положение 230 В.положение, а требуемое напряжение будет 325 В постоянного тока (230 × √2). Диоды в этом типе источника питания прекрасно справляются с постоянным током, потому что они рассчитаны на удвоение номинального входного тока при работе в режиме 115 В из-за работы удвоителя напряжения. Это связано с тем, что удвоитель при работе использует только половину мостового выпрямителя и пропускает через него вдвое больший ток. ^[32]

Инверторный каскад

Этот раздел относится к блоку, отмеченному на схеме прерывателем .

Инверторный каскад преобразует постоянный ток непосредственно со входа или с описанного выше выпрямительного каскада в переменный ток, пропуская его через силовой генератор, выходной трансформатор которого очень мал и имеет несколько обмоток, с частотой в десятки или сотни килогерц . Частота обычно выбирается выше 20 кГц, чтобы человек не слышал ее. Коммутация реализована в виде многокаскадного (для достижения высокого коэффициента усиления) усилителя на МОП -транзисторах . МОП-транзисторы представляют собой тип транзисторов с низким сопротивлением в открытом состоянии и высокой пропускной способностью по току.

Преобразователь напряжения и выходной выпрямитель

Если выход требуется изолировать от входа, как это обычно бывает в сетевых источниках питания, инвертированный переменный ток используется для питания первичной обмотки высокочастотного трансформатора . Это преобразует напряжение вверх или вниз до требуемого выходного уровня на его вторичной обмотке. Выходной трансформатор на блок-схеме служит этой цели.

Если требуется выход постоянного тока, выход переменного тока трансформатора выпрямляется. Для выходных напряжений выше десяти вольт или около того обычно используются обычные кремниевые диоды. Для более низких напряжений в качестве элементов выпрямителя обычно используются диоды Шоттки ; их преимущества заключаются в более быстром времени восстановления, чем у кремниевых диодов (что позволяет работать с малыми потерями на более высоких частотах) и меньшем падении напряжения при проведении. Для еще более низких выходных напряжений полевые МОП-транзисторы могут использоваться в качестве синхронных выпрямителей ; по сравнению с диодами Шоттки они имеют еще более низкое падение напряжения в проводящем состоянии.

Затем выпрямленный выходной сигнал сглаживается фильтром, состоящим из катушек индуктивности и конденсаторов . Для более высоких частот переключения необходимы компоненты с меньшей емкостью и индуктивностью.

Более простые неизолированные источники питания содержат катушку индуктивности вместо трансформатора. К этому типу относятся повышающие преобразователи , понижающие преобразователи и повышающе-понижающие преобразователи . Они относятся к простейшему классу преобразователей с одним входом и одним выходом, в которых используется один индуктор и один активный переключатель. Понижающий преобразователь снижает входное напряжение прямо пропорционально отношению времени проводимости к общему периоду переключения, называемому рабочим циклом. Например, идеальный понижающий преобразователь с входным напряжением 10 В, работающий с коэффициентом заполнения 50 %, будет давать среднее выходное напряжение 5 В. Для регулирования выходного напряжения используется контур управления с обратной связью путем изменения коэффициента заполнения для компенсации изменений коэффициента заполнения. входное напряжение. Выходное напряжение повышающего преобразователявсегда больше, чем входное напряжение, а выходное напряжение buck-boost инвертируется, но может быть больше, равно или меньше величины его входного напряжения. Существует множество вариантов и расширений этого класса преобразователей, но эти три составляют основу почти всех изолированных и неизолированных преобразователей постоянного тока в постоянный. Добавляя вторую катушку индуктивности, можно реализовать преобразователи Ćuk и SEPIC , или, добавляя дополнительные активные переключатели, можно реализовать различные мостовые преобразователи.

Другие типы SMPS используют конденсаторно - диодный умножитель напряжения вместо катушек индуктивности и трансформаторов. Они в основном используются для генерирования высокого напряжения при малых токах ( генератор Кокрофта-Уолтона ). Вариант с низким напряжением называется зарядным насосом .

Регулирование

Это зарядное устройство для небольшого устройства, такого как мобильный телефон, представляет собой автономный импульсный блок питания с европейской вилкой, в основном состоящий из оптопары , выпрямителя и двух активных компонентов .

Цепь обратной связи отслеживает выходное напряжение и сравнивает его с опорным напряжением. В зависимости от конструкции и требований безопасности контроллер может содержать изолирующий механизм (например, оптопару ), чтобы изолировать его от выхода постоянного тока. Коммутационные блоки в компьютерах, телевизорах и видеомагнитофонах имеют эти оптопары для жесткого контроля выходного напряжения.

Регуляторы с разомкнутым контуром не имеют цепи обратной связи. Вместо этого они полагаются на подачу постоянного напряжения на вход трансформатора или катушки индуктивности и предполагают, что выход будет правильным. Регулируемые конструкции компенсируют импеданс трансформатора или катушки. Монополярные конструкции также компенсируют магнитный гистерезис сердечника.

Цепь обратной связи нуждается в питании для работы, прежде чем она сможет генерировать энергию, поэтому добавлен дополнительный непереключаемый источник питания для режима ожидания.

Трансформаторная конструкция

Любой импульсный источник питания, который получает питание от сети переменного тока (так называемый «автономный» преобразователь ^[33] ), требует трансформатора для гальванической развязки . ^{[ править ]} Некоторые преобразователи постоянного тока могут также включать трансформатор, хотя в этих случаях изоляция может не иметь решающего значения. Трансформаторы SMPS работают на высокой частоте. Большая часть экономии затрат (и экономии места) в автономных источниках питания является результатом меньшего размера высокочастотного трансформатора по сравнению с ранее использовавшимися трансформаторами 50/60 Гц. Есть дополнительные компромиссы дизайна. ^[34]

Напряжение на клеммах трансформатора пропорционально произведению площади сердечника, магнитного потока и частоты. Используя гораздо более высокую частоту, площадь ядра (и, следовательно, массу ядра) можно значительно уменьшить. Однако потери в сердечнике увеличиваются на более высоких частотах. В сердечниках обычно используется ферритовый материал с низкими потерями на высоких частотах и высокой плотностью потока. Многослойные железные сердечники низкочастотных (<400 Гц) трансформаторов будут иметь недопустимые потери при частотах коммутации в несколько килогерц. Также больше энергии теряется при переходах переключающего полупроводника на более высокие частоты. Кроме того, требуется больше внимания к физической компоновке печатной платы , поскольку паразитные факторы становятся все более значительными, а количествоэлектромагнитные помехи будут более выраженными.

Потеря меди

На низких частотах (таких как частота сети 50 или 60 Гц) дизайнеры обычно могут игнорировать скин-эффект . Для этих частот скин-эффект существенен только тогда, когда проводники большие, более 0,3 дюйма (7,6 мм) в диаметре.

Импульсные источники питания должны уделять больше внимания скин-эффекту, поскольку он является источником потерь мощности. На частоте 500 кГц толщина медной оболочки составляет около 0,003 дюйма (0,076 мм) — размер меньше, чем у типичных проводов, используемых в источниках питания. Эффективное сопротивление проводников увеличивается, так как ток концентрируется вблизи поверхности проводника, а внутренняя часть пропускает меньший ток, чем на низких частотах.

Скин-эффект усугубляется гармониками, присутствующими в сигналах высокоскоростной широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Подходящая глубина скин-слоя — это не только глубина основного тона, но и глубина скин-слоя гармоник. ^[35]

В дополнение к скин-эффекту существует также эффект близости , который является еще одним источником потери мощности.

Фактор силы

Простые автономные импульсные источники питания включают в себя простой двухполупериодный выпрямитель, подключенный к большому конденсатору, накапливающему энергию. Такие SMPS потребляют ток из сети переменного тока короткими импульсами, когда мгновенное напряжение сети превышает напряжение на этом конденсаторе. В течение оставшейся части цикла переменного тока конденсатор подает энергию в источник питания.

В результате входной ток таких основных импульсных источников питания имеет высокое содержание гармоник и относительно низкий коэффициент мощности. Это создает дополнительную нагрузку на инженерные сети, увеличивает нагрев проводки здания, трансформаторов, и стандартные электродвигатели переменного тока, и могут вызвать проблемы со стабильностью в некоторых приложениях, таких как системы аварийного генератора или авиационные генераторы. Гармоники можно удалить фильтрацией, но фильтры дороги. В отличие от коэффициента мощности смещения, создаваемого линейными индуктивными или емкостными нагрузками, это искажение нельзя исправить добавлением одной линейной составляющей. Дополнительные цепи необходимы для противодействия действию коротких импульсов тока. Установка повышающего прерывателя с регулируемым током после автономного выпрямителя (для зарядки накопительного конденсатора) может скорректировать коэффициент мощности, но увеличивает сложность и стоимость.

В 2001 г. Европейский Союз ввел в действие стандарт IEC/EN61000-3-2, устанавливающий пределы гармоник входного переменного тока до 40-й гармоники для оборудования мощностью более 75 Вт. Стандарт определяет четыре класса оборудования в зависимости от его тип и форма тока. Наиболее жесткие ограничения (класс D) установлены для персональных компьютеров, компьютерных мониторов и телевизионных приемников. Чтобы соответствовать этим требованиям, современные импульсные источники питания обычно включают дополнительную ступень коррекции коэффициента мощности (PFC).

Типы

Импульсные источники питания можно классифицировать по топологии схемы. Наиболее важное различие между изолированными и неизолированными преобразователями.

Неизолированные топологии

Неизолированные преобразователи являются самыми простыми, в трех основных типах используется один индуктор для накопления энергии. В столбце отношения напряжения D представляет собой рабочий цикл преобразователя и может изменяться от 0 до 1. Предполагается, что входное напряжение (V ₁ ) больше нуля; если оно отрицательное, для согласованности инвертируйте выходное напряжение (V ₂ ).

Тип ^[36]	Стандартная мощность [ Вт ]	Относительная стоимость	Хранилище энергии	Отношение напряжения	Функции
Бак	0–1000	1,0	Один индуктор	0 ≤ Вых ≤ Вх, ${\ displaystyle \ scriptstyle V_ {2} = DV_ {1}}$	Ток непрерывен на выходе.
Способствовать росту	0–5000	1,0	Один индуктор	Выход ≥ Вход, $\scriptstyle V_{2}={\frac {1}{1-D}}V_{1}$	Ток непрерывен на входе.
Бак–буст	0–150	1,0	Один индуктор	Выход ≤ 0, $\scriptstyle V_{2}=-{\frac {D}{1-D}}V_{1}$	Ток прерывистый как на входе, так и на выходе.
Сплит-пи (или буст-бакс)	0–4500	>2,0	Две катушки индуктивности и три конденсатора	Вверх или вниз	Двунаправленное управление мощностью; внутрь или наружу.
Чук			Конденсатор и две катушки индуктивности	Любая перевернутая, $\scriptstyle V_{2}=-{\frac {D}{1-D}}V_{1}$	Ток непрерывен на входе и выходе.
СЕПИК			Конденсатор и две катушки индуктивности	Любой, $\scriptstyle V_{2}={\frac {D}{1-D}}V_{1}$	Ток непрерывен на входе.
Зета			Конденсатор и две катушки индуктивности	Любой, $\scriptstyle V_{2}={\frac {D}{1-D}}V_{1}$	Ток непрерывен на выходе.
Зарядный насос / коммутируемый конденсатор			Только конденсаторы		Для достижения преобразования не требуется накопления магнитной энергии, однако высокоэффективная обработка энергии обычно ограничивается дискретным набором коэффициентов преобразования.

Когда оборудование доступно для человека, для сертификации безопасности применяются пределы напряжения ≤ 30 В (среднеквадратичное значение) переменного тока или ≤ 42,4 В пикового значения или ≤ 60 В постоянного тока и ограничения мощности 250 ВА (сертификация UL , CSA , VDE ).

Топологии buck, boost и buck-boost тесно связаны между собой. Вход, выход и земля сходятся в одной точке. Один из трех проходит через индуктор, а два других проходят через переключатели. Один из двух переключателей должен быть активным (например, транзистор), а другой может быть диодом. Иногда топологию можно изменить, просто перемаркировав соединения. Понижающий преобразователь на входе 12 В, на выходе 5 В можно преобразовать в понижающе-повышающий преобразователь на входе 7 В и на выходе −5 В, заземлив выход и взяв выход с контакта заземления .

Точно так же преобразователи SEPIC и Zeta представляют собой незначительные модификации преобразователя Ćuk.

Топология с фиксированной нейтральной точкой (NPC) используется в источниках питания и активных фильтрах и упоминается здесь для полноты картины. ^[37]

Коммутаторы становятся менее эффективными, поскольку рабочие циклы становятся чрезвычайно короткими. Для больших изменений напряжения лучше использовать трансформаторную (изолированную) топологию.

Изолированные топологии

Все изолированные топологии включают в себя трансформатор и, таким образом, могут создавать на выходе более высокое или более низкое напряжение, чем входное, путем регулировки коэффициента трансформации. ^[38]^[39] Для некоторых топологий на трансформаторе может быть размещено несколько обмоток для получения нескольких выходных напряжений. ^[40] Некоторые преобразователи используют трансформатор для хранения энергии, в то время как другие используют отдельный индуктор.

Тип ^[36]	Мощность [ Вт ]	Относительная стоимость	Диапазон ввода [ В ]	Хранилище энергии	Функции
Лететь обратно	0–250	1,0	5–600	Взаимные индукторы	Изолированная форма повышающе-понижающего преобразователя ¹
Преобразователь вызывного дросселя (RCC)	0–150	1,0	5–600	Трансформер	Недорогой автоколебательный вариант обратного хода ^[41]
полуфорвард	0–250	1,2	5–500	Индуктор
Вперед ²	100–200		60–200	Индуктор	Изолированная форма понижающего преобразователя
Резонансный форвард	0–60	1,0	60–400	Индуктор и конденсатор	Вход с одной рейкой, нерегулируемый выход, высокая эффективность, низкий уровень электромагнитных помех . ^[42]
Тяни-Толкай	100–1000	1,75	50–1000	Индуктор
Полумост	0–2000	1,9	50–1000	Индуктор
Полный мост	400–5000	>2,0	50–1000	Индуктор	Очень эффективное использование трансформатора, используемого для самых высоких мощностей
Резонансный, коммутируемый при нулевом напряжении	>1000	>2,0		Индуктор и конденсатор
Изолированный Чук				Два конденсатора и две катушки индуктивности

Импульсные источники питания с нулевым напряжением требуют только небольших радиаторов, так как мало энергии теряется в виде тепла. Это позволяет им быть маленькими. Этот ЗВС может отдать более 1 киловатта. Трансформатор не показан.

^ 1 Поведением логарифмического контура управления обратноходового преобразователя может быть сложнее управлять, чем другими типами. ^[43]
^ 2 Прямой преобразователь имеет несколько вариантов, различающихся тем, как трансформатор «сбрасывается» до нулевогомагнитного потокакаждый цикл.

Контроллер прерывателя: выходное напряжение связано с входным, поэтому очень жестко контролируется

Квазирезонансный переключатель нулевого тока/нулевого напряжения

Квазирезонансное переключение переключается, когда напряжение минимально и обнаруживается впадина.

В квазирезонансном переключателе нулевого тока / нулевого напряжения (ZCS / ZVS) «каждый цикл переключения доставляет квантованный« пакет »энергии на выход преобразователя, а включение и выключение переключателя происходит при нулевом токе и напряжении. , что приводит к переключению практически без потерь». ^[44] Квазирезонансное переключение, также известное как коммутация долины , уменьшает электромагнитные помехи в источнике питания двумя способами:

Путем переключения биполярного переключателя при минимальном напряжении (в долине), чтобы свести к минимуму эффект жесткого переключения, вызывающий электромагнитные помехи.
Переключение при обнаружении впадины, а не на фиксированной частоте, вносит джиттер собственной частоты, который расширяет спектр радиочастотных излучений и снижает общие электромагнитные помехи.

Эффективность и электромагнитные помехи

Более высокое входное напряжение и режим синхронного выпрямления делают процесс преобразования более эффективным. Также необходимо учитывать энергопотребление контроллера. Более высокая частота коммутации позволяет уменьшить размеры компонентов, но может создавать больше радиопомех . Резонансный прямой преобразователь производит самый низкий EMI любого подхода SMPS , поскольку он использует мягкое переключение резонансного сигнала по сравнению с обычным жестким переключением.

Режимы отказа

Для отказа в коммутационных компонентах, печатной плате и т. д. прочитайте статью о режимах отказа электроники .

Источники питания, в которых используются конденсаторы, страдающие от « конденсатной чумы » , могут преждевременно выйти из строя, когда емкость упадет до 4% от первоначального значения. ^{[ неудачная проверка ]} Это обычно приводит к выходу из строя переключающего полупроводника. Это может подвергнуть подключенные нагрузки полному входному напряжению и току и вызвать дикие колебания на выходе. ^[45]

Выход из строя переключающего транзистора является распространенным явлением. Из-за больших коммутационных напряжений, которые должен выдерживать этот транзистор (около 325 В для сети _{переменного} тока 230 В ), эти транзисторы часто замыкаются, что, в свою очередь, немедленно приводит к перегоранию главного внутреннего предохранителя питания.

Меры предосторожности

Конденсатор основного фильтра часто сохраняет до 325 вольт даже после того, как шнур питания был снят со стены. Не во всех блоках питания есть небольшой «стравливающий» резистор для медленной разрядки этого конденсатора. Любой контакт с этим конденсатором может привести к серьезному поражению электрическим током.

Первичная и вторичная стороны могут быть соединены с конденсатором для уменьшения электромагнитных помех и компенсации различных емкостных связей в цепи преобразователя, где трансформатор является одним. В некоторых случаях это может привести к поражению электрическим током. Ток, протекающий от линии или нейтрали через резистор 2 кОм к любой доступной части, согласно IEC 60950 , должен быть менее 250 мкА для ИТ-оборудования. ^[46]

Приложения

Зарядное устройство для мобильного телефона с переключением режимов

SMPS мощностью 450 Вт для использования в персональных компьютерах с видимыми кабелями ввода питания, вентилятора и вывода.

Импульсные блоки питания (PSU) в бытовых продуктах, таких как персональные компьютеры , часто имеют универсальные входы, а это означает, что они могут получать питание от источников питания по всему миру, хотя может потребоваться ручной переключатель диапазона напряжения. Импульсные источники питания могут работать в широком диапазоне частот и напряжений.

Из-за больших объемов зарядные устройства для мобильных телефонов всегда были особенно чувствительны к затратам. Первыми зарядными устройствами были линейные источники питания , но они быстро перешли на экономичную топологию импульсного преобразователя вызывного дросселя (RCC) SMPS, когда потребовались новые уровни эффективности. В последнее время спрос на еще более низкие требования к мощности без нагрузки в приложении означает, что топология обратного хода используется более широко; Контроллеры обратного хода с первичным датчиком также помогают сократить спецификацию материалов (BOM) за счет удаления компонентов вторичного датчика, таких как оптопары . ^{[ нужна ссылка ]}

Импульсные источники питания также используются для преобразования постоянного тока в постоянный. В автомобилях, где большегрузные автомобили используют номинальное напряжение питания 24 В _{постоянного тока} для запуска двигателя , 12 В для аксессуаров может подаваться через импульсный источник питания постоянного/постоянного тока. Преимущество этого по сравнению с отводом батареи в положении 12 В (с использованием половины элементов) заключается в том, что вся нагрузка 12 В равномерно распределяется по всем элементам батареи 24 В. В промышленных установках, таких как телекоммуникационные стойки, объемная мощность может распределяться при низком напряжении постоянного тока (например, от системы резервного аккумулятора), а отдельные элементы оборудования будут иметь переключаемые преобразователи постоянного тока в постоянный для подачи любых необходимых напряжений.

Обычно импульсные источники питания используются в качестве источников сверхнизкого напряжения для освещения, и для этого приложения их часто называют «электронными трансформаторами».

Примеры импульсных источников питания для сверхнизковольтных осветительных приборов, называемых электронными трансформаторами.

Терминология

Термин « режим переключения» широко использовался до тех пор, пока Motorola не заявила о праве собственности на товарный знак SWITCHMODE для продуктов, предназначенных для рынка импульсных источников питания, и не начала защищать свою торговую марку. ^[33] Импульсный источник питания , импульсный источник питания и импульсный регулятор относятся к этому типу источника питания. ^[33]

Смотрите также

Автотрансформер
Повышающий преобразователь
Понижающий преобразователь
Кондуктивные электромагнитные помехи
Преобразователь постоянного тока в постоянный
Пусковой ток
Джоуль вор
Индуктивность рассеяния
Резонансный преобразователь
Импульсный усилитель
Трансформер
Вибратор (электронный)

Примечания

↑ US 1037492 , Кеттеринг , Чарльз Ф. , «Система зажигания», опубликовано 2 ноября 1910 г., выпущено 3 сентября 1912 г.
↑ US 1754265 , Курси, Филип Рэй, «Электрический конденсатор», опубликовано 23 июня 1926 г., выпущено 15 апреля 1930 г.
^ a b "Когда был изобретен источник питания SMPS?" . Electronicspoint.com .
^ «Электрические конденсаторы (Открытая библиотека)» . openlibrary.org .
^ «Из первых рук: история автомобильного регулятора напряжения - Вики по истории техники и технологий» . ethw.org . Проверено 21 марта 2018 г.
↑ US 2014869 , Тир-младший, Бенджамин Р. и Уайтинг, Макс А., «Электроотзывчивое устройство», опубликовано 15 ноября 1932 г., выпущено 17 сентября 1935 г.
↑ Модель Cadillac 5-X, 5-ламповый супергетеродинный радиоприемник, использовала синхронный вибратор для создания источника B+. RadioMuseum.org, http://www.radiomuseum.org/r/cadillacge_5x.html#a
^ «1960: Продемонстрирован металлооксидно-полупроводниковый (МОП) транзистор» . Кремниевый двигатель . Музей компьютерной истории . Проверено 31 августа 2019 г. .
^ «Применение полевых МОП-транзисторов в современных схемах переключения питания» . Электронный дизайн . 23 мая 2016 г. . Проверено 10 августа 2019 г.
^ "google.com/patents - Система питания с транзисторным преобразователем" . google.com . Проверено 21 марта 2018 г.
↑ Кен Ширрифф (январь 2019 г.). «В основной памяти управляющего компьютера Apollo» . righto.com . Проверено 4 июля 2019 г. .
^ Прецизионные регуляторы напряжения µA723, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua723.pdf , техническое описание, август 1972 г., пересмотрено, июль 1999
^ "slack.com - Информация об испытательном оборудовании и электронике" . slack.com . Архивировано из оригинала 2 августа 2002 года . Проверено 21 марта 2018 г.
^ «Список плагинов 7000» . www.kahrs.us . Проверено 21 марта 2018 г.
^ tek.com - Часто задаваемые вопросы об осциллографах серии 7000
^ docmesure.free.fr - TEKSCOPE, март 1971 г. , высокоэффективный источник питания 7704 (руководство по обслуживанию, март 1971 г., .pdf)
^ a b Ширрифф, Кен (август 2019 г.). «Тихая переделка компьютерных блоков питания: более совершенные транзисторы и импульсные регуляторы полвека назад произвели революцию в конструкции компьютерных блоков питания» . IEEE Спектр . Проверено 12 сентября 2019 г. .
^ Килбейн, Дорис (2009-12-07). «Роберт Бошерт: Человек во многих шляпах меняет мир источников питания» . Электронный дизайн . Проверено 12 сентября 2019 г. .
^ Ассоциация производителей блоков питания: генеалогия
↑ У компьютерных продуктов новое название: Artesyn.
^ Компьютерная продукция покупает конкурирующего производителя
^ "jacques-laporte.org - Блок питания HP-35 и другие старинные калькуляторы HP" . citycable.ch . Проверено 21 марта 2018 г.
^ «Xerox Alto от Y Combinator: восстановление легендарного компьютера с графическим интерфейсом 1970-х» . arstechnica.com . 26 июня 2016 г. . Проверено 21 марта 2018 г.
↑ Smithsonian Chips: Профили североамериканских компаний , стр. 1-192.
^ businessinsider.com - ЭКСКЛЮЗИВ: Интервью с первым генеральным директором Apple Майклом Скоттом, 24 мая 2011 г.
Викискладе есть медиафайлы по теме HP 3048A . hpmemoryproject.org .
^ «Возможность экономии энергии за счет повышения эффективности источника питания» .
^ https://lygte-info.dk/info/SMPS%20workings%20UK.html
^ «Информация о легком покалывании - США» . pcsupport.lenovo.com .
^ "Запрет ткацких станков для внешних трансформаторов" . Архивировано из оригинала 15 мая 2019 г. Проверено 7 сентября 2007 г. .
^ «Производство, поставка и использование электроэнергии постоянного тока, Белая книга EPRI» (PDF) . Страница 9 080317 mydocs.epri.com
^ Примечания по устранению неполадок и ремонту малых импульсных источников питания: переключение между входным напряжением 115 В переменного тока и 230 В переменного тока. Найдите на странице слово «двойник» для получения дополнительной информации. Проверено в марте 2013 г.
^ a b c Foutz, Джеррольд. «Введение в учебное пособие по проектированию импульсного источника питания» . Проверено 6 октября 2008 г. .
^ «Конструкция преобразователя LLC 11 кВт, 70 кГц с КПД 98%» . Ноябрь 2020 г.: 1–8. doi : 10.1109/COMPEL49091.2020.9265771 . S2CID 227278364 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
^ Прессман 1998 , с. 306
^ a b ON Semiconductor (11 июля 2002 г.). «Источники питания SWITCHMODE — справочное руководство и руководство по проектированию» (PDF) . Проверено 17 ноября 2011 г. .
^ «Фильтр активной мощности, реализованный с помощью многоуровневых однофазных преобразователей NPC» . 2011. Архивировано из оригинала 26 ноября 2014 г .. Проверено 15 марта 2013 г. .
^ "Основы преобразователя постоянного тока" . Архивировано из оригинала 17 декабря 2005 г. 090112 powerdesigners.com
^ «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА: РУКОВОДСТВО» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 апреля 2009 г. 090112 jaycar.com.au Страница 4
^ "Хайнц Шмидт-Вальтер" . h-da.de .
^ Ирвинг, Брайан Т .; Йованович, Милан М. (март 2002 г.), Анализ и проектирование автоколебательного обратноходового преобразователя (PDF) , Proc. Конференция IEEE по прикладной силовой электронике. (APEC), стр. 897–903, заархивировано из оригинала ( PDF) 09 июля 2011 г. , получено 30 сентября 2009 г.
^ «Топология RDFC для линейной замены» . Архивировано из оригинала 07 сентября 2008 г. 090725 camsemi.com Дополнительная информация о резонансной прямой топологии для потребительских приложений
^ «Выравнивание усиления улучшает производительность обратного хода Страница» . 100517 powerelectronics.com
Викискладе есть медиафайлы по теме ошибки . ЭДН . Архивировано из оригинала 23 мая 2016 г.
^ «Плохие конденсаторы: информация и симптомы» . 100211 lowyat.net
^ «Оценка оптимального значения Y-конденсатора для снижения электромагнитных помех в импульсных источниках питания» (PDF) . 15 марта 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 15 марта 2012 г.

использованная литература

Прессман, Авраам И. (1998), Конструкция импульсного источника питания (2-е изд.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-052236-7

дальнейшее чтение

Бассо, Кристоф (2008), Импульсные источники питания: моделирование SPICE и практические проекты , McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-150858-2
Бассо, Кристоф (2012), Проектирование контуров управления для линейных и импульсных источников питания: учебное пособие , Artech House, ISBN 978-1608075577
Браун, Марти (2001), Поваренная книга по источникам питания (2-е изд.), Newnes, ISBN 0-7506-7329-Х
Эриксон, Роберт В.; Максимович, Драган (2001), Основы силовой электроники (второе изд.), ISBN 0-7923-7270-0
Лю, Минлян (2006), Демистификация схем с переключаемыми конденсаторами , Elsevier, ISBN 0-7506-7907-7
Луо, Фан Линь; Йе, Хонг (2004), Усовершенствованные преобразователи постоянного тока в постоянный , CRC Press, ISBN 0-8493-1956-0
Луо, Фан Линь; Йе, Хонг; Рашид, Мухаммад Х. (2005), Power Digital Power Electronics and Applications , Elsevier, ISBN 0-12-088757-6
Маниктала, Санджая (2004), Проектирование и оптимизация импульсных источников питания , McGraw-Hill, ISBN 0-07-143483-6
Маниктала, Санджая (2006), Переключение источников питания от А до Я , Newnes / Elsevier, ISBN 0-7506-7970-0
Маниктала, Санджая (2007), Устранение неполадок при переключении преобразователей мощности: практическое руководство , Newnes / Elsevier, ISBN 978-0-7506-8421-7
Мохан, Нед; Унделанд, Торе М.; Роббинс, Уильям П. (2002), Силовая электроника: преобразователи, приложения и дизайн , Wiley, ISBN 0-471-22693-9
Нельсон, Карл (1986), Руководство по проектированию LT1070 , AN19 , Линейная технологияПримечание по применению с подробным введением в приложения Buck, Boost, CUK, Inverter. (загрузить в формате PDF с http://www.linear.com/designtools/app_notes.php )
Прессман, Авраам I .; Биллингс, Кит; Мори, Тейлор (2009), Конструкция импульсного источника питания (третье изд.), McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-148272-1
Рашид, Мухаммад Х. (2003), Силовая электроника: схемы, устройства и приложения , Prentice Hall, ISBN 0-13-122815-3

внешняя ссылка

СМИ, связанные с импульсными источниками питания, на Викискладе?
Постер с топологиями импульсных источников питания - Texas Instruments
Источники мощности нагрузки для максимальной эффективности , Джеймс Колотти, опубликовано в EDN 1979 г. 5 октября.

[1] US 1037492 , Кеттеринг , Чарльз Ф. , «Система зажигания», опубликовано 2 ноября 1910 г., выпущено 3 сентября 1912 г.

[2] US 1754265 , Курси, Филип Рэй, «Электрический конденсатор», опубликовано 23 июня 1926 г., выпущено 15 апреля 1930 г.

[ep6-3] "Когда был изобретен источник питания SMPS?" . Electronicspoint.com .

[4] «Электрические конденсаторы (Открытая библиотека)» . openlibrary.org .

[5] «Из первых рук: история автомобильного регулятора напряжения - Вики по истории техники и технологий» . ethw.org . Проверено 21 марта 2018 г.

[6] US 2014869 , Тир-младший, Бенджамин Р. и Уайтинг, Макс А., «Электроотзывчивое устройство», опубликовано 15 ноября 1932 г., выпущено 17 сентября 1935 г.

[7] Модель Cadillac 5-X, 5-ламповый супергетеродинный радиоприемник, использовала синхронный вибратор для создания источника B+. RadioMuseum.org, http://www.radiomuseum.org/r/cadillacge_5x.html#a

[computerhistory-8] «1960: Продемонстрирован металлооксидно-полупроводниковый (МОП) транзистор» . Кремниевый двигатель . Музей компьютерной истории . Проверено 31 августа 2019 г. .

[9] «Применение полевых МОП-транзисторов в современных схемах переключения питания» . Электронный дизайн . 23 мая 2016 г. . Проверено 10 августа 2019 г.

[10] "google.com/patents - Система питания с транзисторным преобразователем" . google.com . Проверено 21 марта 2018 г.

[11] ↑ Кен Ширрифф (январь 2019 г.). «В основной памяти управляющего компьютера Apollo» . righto.com . Проверено 4 июля 2019 г. .

[12] Прецизионные регуляторы напряжения µA723, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua723.pdf , техническое описание, август 1972 г., пересмотрено, июль 1999

[13] "slack.com - Информация об испытательном оборудовании и электронике" . slack.com . Архивировано из оригинала 2 августа 2002 года . Проверено 21 марта 2018 г.

[14] «Список плагинов 7000» . www.kahrs.us . Проверено 21 марта 2018 г.

[15] tek.com - Часто задаваемые вопросы об осциллографах серии 7000

[16] sure.free.fr - TEKSCOPE, март 1971 г. , высокоэффективный источник питания 7704 (руководство по обслуживанию, март 1971 г., .pdf)

[Shirriff2019-17] Ширрифф, Кен (август 2019 г.). «Тихая переделка компьютерных блоков питания: более совершенные транзисторы и импульсные регуляторы полвека назад произвели революцию в конструкции компьютерных блоков питания» . IEEE Спектр . Проверено 12 сентября 2019 г. .

[Kilbane2009-18] Килбейн, Дорис (2009-12-07). «Роберт Бошерт: Человек во многих шляпах меняет мир источников питания» . Электронный дизайн . Проверено 12 сентября 2019 г. .

[19] Ассоциация производителей блоков питания: генеалогия

[20] У компьютерных продуктов новое название: Artesyn.

[21] Компьютерная продукция покупает конкурирующего производителя

[22] "jacques-laporte.org - Блок питания HP-35 и другие старинные калькуляторы HP" . citycable.ch . Проверено 21 марта 2018 г.

[23] «Xerox Alto от Y Combinator: восстановление легендарного компьютера с графическим интерфейсом 1970-х» . arstechnica.com . 26 июня 2016 г. . Проверено 21 марта 2018 г.

[24] Smithsonian Chips: Профили североамериканских компаний , стр. 1-192.

[25] usinessinsider.com - ЭКСКЛЮЗИВ: Интервью с первым генеральным директором Apple Майклом Скоттом, 24 мая 2011 г.

[26] Викискладе есть медиафайлы по теме HP 3048A . hpmemoryproject.org .

[27] «Возможность экономии энергии за счет повышения эффективности источника питания» .

[28] ttps://lygte-info.dk/info/SMPS%20workings%20UK.html

[29] «Информация о легком покалывании - США» . pcsupport.lenovo.com .

[30] "Запрет ткацких станков для внешних трансформаторов" . Архивировано из оригинала 15 мая 2019 г. Проверено 7 сентября 2007 г. .

[31] «Производство, поставка и использование электроэнергии постоянного тока, Белая книга EPRI» (PDF) . Страница 9 080317 mydocs.epri.com

[32] Примечания по устранению неполадок и ремонту малых импульсных источников питания: переключение между входным напряжением 115 В переменного тока и 230 В переменного тока. Найдите на странице слово «двойник» для получения дополнительной информации. Проверено в марте 2013 г.

[Foutz-33] Foutz, Джеррольд. «Введение в учебное пособие по проектированию импульсного источника питания» . Проверено 6 октября 2008 г. .

[34] «Конструкция преобразователя LLC 11 кВт, 70 кГц с КПД 98%» . Ноябрь 2020 г.: 1–8. doi : 10.1109/COMPEL49091.2020.9265771 . S2CID 227278364 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )

[35] Прессман 1998 , с. 306

[spsrm-36] ON Semiconductor (11 июля 2002 г.). «Источники питания SWITCHMODE — справочное руководство и руководство по проектированию» (PDF) . Проверено 17 ноября 2011 г. .

[37] «Фильтр активной мощности, реализованный с помощью многоуровневых однофазных преобразователей NPC» . 2011. Архивировано из оригинала 26 ноября 2014 г .. Проверено 15 марта 2013 г. .

[powerdesigners_dcdc_basics-38] "Основы преобразователя постоянного тока" . Архивировано из оригинала 17 декабря 2005 г. 090112 powerdesigners.com

[jaycar_dcdc_primer-39] «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА: РУКОВОДСТВО» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 апреля 2009 г. 090112 jaycar.com.au Страница 4

[40] "Хайнц Шмидт-Вальтер" . h-da.de .

[41] Ирвинг, Брайан Т .; Йованович, Милан М. (март 2002 г.), Анализ и проектирование автоколебательного обратноходового преобразователя (PDF) , Proc. Конференция IEEE по прикладной силовой электронике. (APEC), стр. 897–903, заархивировано из оригинала ( PDF) 09 июля 2011 г. , получено 30 сентября 2009 г.

[camsemi_com-rdfc-42] «Топология RDFC для линейной замены» . Архивировано из оригинала 07 сентября 2008 г. 090725 camsemi.com Дополнительная информация о резонансной прямой топологии для потребительских приложений

[powerelectronics_flyback_equalization-43] «Выравнивание усиления улучшает производительность обратного хода Страница» . 100517 powerelectronics.com

[ednzcszvs-44] Викискладе есть медиафайлы по теме ошибки . ЭДН . Архивировано из оригинала 23 мая 2016 г.

[lowyat_341368-45] «Плохие конденсаторы: информация и симптомы» . 100211 lowyat.net

[cap-est-46] «Оценка оптимального значения Y-конденсатора для снижения электромагнитных помех в импульсных источниках питания» (PDF) . 15 марта 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 15 марта 2012 г.

Авторитетный контроль
Общий	Интегрированный авторитетный файл (Германия)
Национальные библиотеки	Соединенные Штаты