Источники питания 24 и 12 Вольт

Источником питания называется электрооборудование, применяемое для воспроизведения электрической энергии либо преобразование ее основных характеристик.

Источник питания 12в 10а зачастую используется в бытовых условиях. Он позволяет заряжать аккумуляторные батареи, обеспечивать работу приборов освещения, быть элементом источника бесперебойного питания компьютера. Качество питаемого источника влияет на качество его работы или на саму работу устройства.

Принцип действия

Чтобы понять принцип работы источника питания, необходимо рассмотреть структурную схему (рис.1). Она состоит из:

Рис. 1 Источник питания 12 вольт

• Выпрямителя сетевого (СВ). Производит трансформацию переменного тока в постоянный. Таким образом он обеспечивает сглаживание импульсов напряжений.
• Преобразователя высокочастотного (ВЧП). Его основная задача – преобразование напряжения постоянного в переменное. При этом:
  • образуется прямоугольная форма импульсов;
  • можно достичь необходимой амплитуды сигнала.
• Элемент для выпрямления напряжения (ВН). Выполняет сглаживание величины напряжения. В некоторых разновидностях схем данный блок отсутствует, тем самым давая возможность поступать электрическому току на элемент сглаживания, соединенный нагрузочным фрагментом цепи.
• Системный блок управления (СУ).  При правильном сборе такой схемы для источника питания на 12V, можно получить достаточно высокий коэффициент полезного действия, около 80-95%.

Принципиальные схемы

Для выбора схемы нужно выбрать базовые элементы, на которых она будет основана:

1. преобразователь высокочастотный;
2. элемент выпрямления напряжения.

Высокочастотный трансформатор – элемент цепи, где задействуется трансформатор (рис. 2)

Рис. 2 Схема высокочастотного трансформатора

Такая схема является одной из самых простых, но при этом имеет некие недостатки:

1. необходимо увеличивать амплитуду импульсов для получения большой мощности тока;
2. использование трансформатора крупных размеров, так как в основе лежит частная петля магнитного гистерезиса.

Из вышеупомянутых недостатков, схема применима зачастую у маломощных приборов.

Выпрямители напряжения

Такие элементы подразделяются на 3 вида (рис. 3):

Рис. 3 Разновидности схем выпрямителей напряжения

1. Однополупериодная. Одна и самых простых схем, используемых малое количество полупроводников. К ее несовершенствам относится высокий импульс величины напряжения на выходе.
2. С нулевой точкой. Имеет устройство с высоким коэффициентом выпрямления. Минусом данной схемы можно назвать – сетевой трансформатор, создающий большие габаритные размеры.
3. Мостовая схема. Аналогична с пунктом 2, за исключением отсутствия трансформаторного преобразователя. Вместо него задействуется фильтр емкостный. Но данный элемент имеет на выходе очень большой импульс тока.

Рассмотрев разновидности рабочих схем источников, стоит отметить, что устройства каждой схемы будут гарантированно работать корректно при правильном выборе и подключении всех элементов цепи.

Разновидности

Питаемые источники (ИП) делятся на два больших вида:

• ИП первичные. Основная их задача заключается в преобразовании многих видов энергии в электрическую. Примеры где используются такие датчики:
  • гидроэлектростанции (трансформация энергии воды в электрическую);
  • аккумуляторные батареи;
  • приспособления топливные (в электроэнергию преобразуется химическая энергия);
  • установки, работающие на дизельном топливе (в данном случае происходит изменение химической энергии в механическую, затем – в электрическую энергию);
• ИП вторичные. Сами не являются устройствами для генерирования энергии, а лишь преобразуют поступающие сигналы, при этом обеспечивают заданные параметры, частоты, напряжения, импульсов напряжения. К таким устройствам можно отнести:
  • ИБП (источники бесперебойного питания);
  • приборы стабилизации напряжения;
  • выпрямители;
  • устройства изменения напряжения.

Базовые задачи питаемых источников:

1. трансформация сигнала напряжения;
2. передача мощности поступающего сигнала;
3. протекция согласно тока и напряжения;
4. управление всеми параметрами устройства;
5. обеспечение стабильности напряжения.

Главная характеристика источника питания – мощность. В системе СИ величина мощности измеряется в Ваттах (Вт / W). Мощность прямо пропорциональна токовым значениям и обратно пропорциональна напряжению. Для наглядности формула мощности имеет вид – Вт = В х А. Где «В» – вольт (единица напряжения), «А» – ампер (единица силы тока).

Если питаемый блок работает с величиной напряжения – 12 В и значением постоянного тока – 10А, то мощность согласно вышеупомянутой формулы будет 120 Вт. И также можно произвести обратные расчеты. Если мощность питаемого блока 60 Вт, то в таком случае мы имеем следующие параметры тока и напряжения – 12 вольт 5 ампер.

В системах видеонаблюдения могут использоваться автономный источник питания 12В, также возможен источник питания 24В. В качестве приспособлений для питания камер, могут применяться блоки питания различных величин мощности.

Выбор источника питания

Выбрать необходимый источник питания можно по двум критериям:

Согласно схемы изменения напряжения

Такая разновидность выбора источника, в свою очередь, делится на две разновидности:

1. при помощи схемы трансформации;
2. при помощи схемы импульсной.

Длительное время на рынке электронных устройств широко были популярны источники трансформаторного вида. Они имеют простую конструкцию, не затратный и быстрый ремонт. Но при этом их габариты могут быть достаточно крупными. Вес только одного трансформаторного элемента может составлять базовый вес всего устройства. Такого рода прибор работает, используя промышленную частоту 50 – 60 Гц при напряжении 220 – 240 V. На выходе воспроизводятся сигналы повышенной частоты, которые потом изменяются через выпрямительные схемы, а также схемы фильтрации.

Очень выгодно использовать портативные источники питания, поскольку они имеет намного меньшие габаритные размеры, но при этом обладают более сложной принципиальной схемой. Их ремонт также намного затратнее по сравнению с трансформаторными, и плюс ко всему такие приборы могут выступать высокочастотными помехами.

Согласно области применения

Такие устройства применяются в:

1. адаптерах сетевых;
2. металлических корпусах блоков питания;
3. на печатной плате.

Блок питания для бытового использования имеет источник с напряжением 5 В и величиной тока 1,5 А. БП с металлическими корпусами имеют отличия:

1. используют значительные величины токов;
2. имеют вентиляцию и надежный металлический корпус;
3. малые конструктивные размеры;
4. постоянное выходное напряжение;
5. постоянный максимальный ток.

Для обеспечения электрической энергией огромного числа светодиодных элементов напряжением 24 V, может подойти источник питания, с параметрами 12 Вольт, 20 – 30 Ампер в металлическом корпусе.

Стоимость блоков питания может зависеть от их конструктивных особенностей: принципиальной схемы, стабильностью работы, отсутствие помех. Зачастую блоки с импульсными помехами применяются в ИП, трансформирующие постоянное напряжение сети в регулируемое.

На рынках электронной техники представлены блоки двух видов:

• многоканальные;
• одноканалные.

Большинство разновидностей имеют выход с постоянным напряжением и вывод регулируемый.

Полученная информация позволит не только подобрать нужный источник питания по всем заданным параметрам, но также выбрать необходимые детали и произвести сбор всей конструкции самостоятельно.

Автор:

Плoтникoв Aлeксaндр Сeргeeвич