Преобразователи напряжения: блок питания, драйвер, стабилизация напряжения и тока
В розетке у нас переменное напряжение, а большинству устройств нужно совсем другое питание: 5 В, 12 В, 19 В или стабилизированный ток. Поэтому между сетью и прибором почти всегда стоит преобразователь: выпрямитель, трансформатор, блок питания, драйвер или инвертор.
Содержание
- 1. Самый простой преобразователь — выпрямитель
- 2. Трансформатор
- 3. Импульсный блок питания
- 4. Драйвер
- 5. Инвертор
- 6. Вопросы для самопроверки
Мы уже знаем, чем отличаются переменное и постоянное напряжение. Теперь следующий шаг — понять, как из одного вида питания получить другой.
Домой приходит сетевое переменное напряжение. Но ноутбуку нужно около 19 В постоянного, телефону — 5 В, многим светодиодам — стабилизированный ток, а иногда бывает и обратная задача: из 12 В постоянного получить 220 В переменного.
Все эти задачи решают преобразователи напряжения.
Самый простой преобразователь — выпрямитель
Если нужно просто сделать из переменного напряжения постоянное, без сложной стабилизации, используют выпрямитель.
Самый простой вариант — диод, который пропускает ток только в одну сторону. Более практичный вариант — диодный мост, который «разворачивает» отрицательную полуволну и делает выход всегда одной полярности.
После выпрямления напряжение уже считается постоянным по полярности, но ещё не становится идеально ровным: на выходе остаются пульсации.
Такой способ прост и компактен, но он не защищает нагрузку от скачков сети и не даёт стабильного низкого напряжения.
Примеры преобразователей
На одном коллаже хорошо видно, что простым выпрямителем тема не заканчивается: дальше идут трансформаторы, блоки питания, драйверы и инверторы.
Что происходит с напряжением после выпрямления
Трансформатор
В большинстве случаев 220 В — это слишком много для бытовой техники и электроники. Поэтому сначала напряжение часто нужно понизить.
Самый классический способ — трансформатор. Он может, например, превратить 220 В переменного напряжения в 12 В переменного, которое потом уже можно выпрямить.
Это простой и понятный путь, но у него есть ограничения: под нагрузкой напряжение может проседать, а при большой мощности трансформатор становится тяжёлым и крупным.
Импульсный блок питания
Современные блоки питания обычно импульсные. Внутри у них уже есть и выпрямление, и преобразование напряжения, и стабилизация, и защитные схемы.
Их главное преимущество — компактность и более стабильный выход по сравнению с простыми трансформаторными решениями.
То есть при изменении сети или нагрузки выход у них обычно остаётся намного ровнее.
Драйвер
Не всем устройствам нужно стабилизированное напряжение. Например, светодиодам часто важнее стабильный ток.
Для таких задач используют драйверы. У них выходное напряжение может немного меняться, но ток поддерживается на заданном уровне.
Поэтому блок питания и драйвер — это не одно и то же: один держит напряжение, другой держит ток.
Инвертор
Инвертор решает обратную задачу: из постоянного напряжения делает переменное.
Типичный пример — получить из 12 В автомобильной сети напряжение, похожее на бытовые 220 В, чтобы запитать обычный прибор.
То есть направление преобразования у него противоположно обычному сетевому блоку питания.
Выпрямитель
Делает из переменного напряжения постоянное по полярности, но без полноценной стабилизации.
Трансформатор
Меняет уровень переменного напряжения, но сам по себе не даёт готового стабильного DC.
Блок питания
Даёт нужное стабилизированное напряжение для электроники.
Драйвер
Держит заданный ток, что особенно важно для светодиодов.
Инвертор
Из постоянного напряжения делает переменное.
Вопросы для самопроверки
1. Можно ли подключить ноутбук к бытовой сети через один только диодный мост? Почему?
Показать ответ
2. Назови пять преимуществ импульсного блока питания перед трансформатором.
Показать ответ
1. Меньший вес.
2. Меньшие размеры.
3. Более стабильное выходное напряжение.
4. Часто встроены защиты.
5. Обычно лучше переносят изменения входного напряжения и нагрузки.
3. Чем отличается блок питания от драйвера?