Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Особенности и характеристики аккумуляторных батарей.
При выборе аккумуляторной батареи и для ее правильной эксплуатации необходимо знать их особенности и характеристики, количественно отражающие их качество.
У любой аккумуляторной батареи есть несколько характеризующих ее важных характеристик:
1. Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление измеряется в миллиомах (мОм). Чем меньше внутреннее сопротивление батареи, тем лучше ее нагрузочные характеристики. При работе с офисными приложениями ноутбук потребляет относительно небольшие токи, но во время интенсивной игры, использующей сложные преобразования 3D-графики, потребляемый ток возрастает многократно. В "критических" случаях батареи с различной химией ведут себя неодинаково. Наименьшим внутренним сопротивлением обладают батареи на основе лития, а никель-металлогидридные имеют значительно большее сопротивление. Поэтому (при одинаковой емкости батарей), в случае высоких потребляемых токов (например, при интенсивной вычислительной нагрузке на процессор и видеоподсистему ноутбука) у никель-металлогидридных батарей напряжение упадет до критического уровня быстрее, чем у литиевых батарей. А многие обычные пользователи уверены, что раз емкость батарей с разной химией одинакова, то и время работы ноутбука от каждой из них будет сопоставимо, но это далеко не так.
2. Плотность энергии (Energy Density) заряженной батареи. Другая не менее важная характеристика аккумуляторных батарей это плотность энергии заряженной батареи, которая измеряется в Вт*час/килограмм массы батареи. Наибольшую плотность энергии имеют литий-полимерные батареи (150-200 Вт*час/кг), им немного уступают литий-ионные батареи (100-150 Вт*час/кг), а никель-металл-гидридные батареи едва обеспечивают плотность энергии 60-80 Вт*час/кг. Поэтому, наименьшими размерами и весом при одинаковой емкости обладают литий-полимерные и литий-ионные батареи, а никель-металлогидридные имеют несколько большие размеры.
3. Форм-фактор. Особенности принципов работы и конструкция литий-полимерных батарей позволяют придать реальной батарее практически любой форм-фактор, что, безусловно, важно для проектирования перспективных ноутбуков.
4. Минимальное время заряда батареи. Важным параметром является и величина минимального времени заряда батарей, которая составляет от 2 до 4 часов у всех рассматриваемых типов батарей. Эта величина, показывает затраты времени на зарядку батареи, а ведь при интенсивной эксплуатации аккумуляторы мобильных устройств приходится заряжать раз в два-три дня, а то и ежедневно.
5. Срок службы батареи. Это одна из важнейших характеристик, но которая для батарей с различной химией определяется по-разному. Для одних батарей критичным является число рабочих циклов "заряд-разряд", для других немаловажное значение имеет общее время их эксплуатации.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Дежурный источник питания. Источник питания на основе блокинг-генератора.
Более стабильными параметрами отличается следующий вариант блока питания. Рассмотрим его на примере блока питания MaxUs PM-230W (рис. 1).
В данной схеме преобразователь работает на частоте, определяемой в основном параметрами трансформатора Т3 и номиналами элементов в базовой цепи ключевого транзистора Q5: емкостью конденсатора С28 и сопротивлением резистора начального смещения R48. Положительная обратная связь на базу транзистора Q5 поступает с вспомогательной обмотки трансформатора Т3 через элементы С28 и R51. Отрицательное напряжение с этой же обмотки после выпрямителя на элементах D29 и С27 в случае, если оно превышает напряжение стабилизации стабилитрона ZD1 (+ 16 В), также подается на базу Q5, запрещая работу преобразователя. Таким образом выполняется контроль за уровнем выходного напряжения, и обеспечивается импульсный режим работы преобразователя. Напряжение питания с сетевого выпрямителя на преобразователь поступает через токоограничительный резистор R45, который при его выходе из строя можно заменить предохранителем на ток 500 мА, либо исключить совсем. В схеме на рис.1 резистор R56 номиналом 0,5 Ом, включенный в эмиттер транзистора Q5, является датчиком тока. При превышении током транзистора Q5 допустимого предела пилообразное напряжение с него через резистор R54 поступает на базу транзистора Q9 типа 2SC945, открывая его и, тем самым, запрещая работу Q5.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
АКБ в составе UPS. Этапы эксплуатации SLA аккумуляторов.
Долговременная и стабильная работа АКБ в достаточно сильной степени зависит от ее грамотного обслуживания. Как мы уже выше отметили, батареи этого типа необходимо проверять через определенные интервалы времени. В общем случае обслуживание аккумуляторной батареи производится на следующих этапах эксплуатации:
- входной контроль при поступлении АКБ на производство отдельно или в составе UPS;
- контроль аккумуляторной батареи при вводе в эксплуатацию UPS;
- обслуживание АКБ в период эксплуатации UPS.
Входной контроль.
При поступлении АКБ на производство необходимо произвести входной контроль аккумулятора. В общем случае он должен выполняться по такому алгоритму.
1. Произвести выдержку АКБ при температуре, близкой к 20оС в течение времени, достаточного для принятия им температуры окружающей среды, в среднем это время будет составлять от 4 до 10 часов и зависит от габаритов АКБ.
2. Распаковать аккумуляторы и осмотреть их. При обнаружении повреждений корпуса или клемм его необходимо отбраковать.
3. С помощью приборов провести проверку напряжения и емкости аккумуляторов.
4. Отбраковать аккумуляторы с емкостью менее 70% от нормальной для данного типа аккумуляторов.
5. Отбраковать аккумуляторы, напряжение на которых меньше среднего напряжения данной партии аккумуляторов или аккумуляторной сборки на 0,7 В и более.
6. Подзарядить аккумуляторы с напряжением менее 12,6 В (не отбракованные по пункту 5) до среднего напряжения данной партии аккумуляторов и повторить проверку.
6. В случае последовательного применения АКБ в сборках распределить их так, чтобы в одной составной батарее разброс емкостей аккумуляторов не превышал +/-10.
7. Промаркировать аккумуляторы, отобранные для работы в одной составной батарее, и передать их для ввода в эксплуатацию или на хранение.
Контроль АКБ при вводе в эксплуатацию.
При вводе в эксплуатацию, если после входного первичного контроля на этапе поступления на производство прошло более 4 месяцев, или входной контроль не производился, необходимо вновь произвести входной первичный контроль в соответствии с пунктами проверки, указанной выше. Далее на этапе ввода в эксплуатацию предварительно в соответствии с требованиями производителя аккумуляторов и ПУЭ, каждой АКБ необходимо присвоить свой индивидуальный номер и завести аккумуляторный журнал. Алгоритм действий при вводе в эксплуатацию будет следующим.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Стенды для ремонта блоков питания.
При ремонте и тестировании блоков питания, работающих от сети переменного тока 220В для предотвращения серьезных повреждений при некорректной работе исследуемых блоков питания предпочтительнее иметь не просто защиту по току, а возможность плавного пуска (наращивания напряжения от нуля до номинала с постоянным контролем потребляемого тока).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
PMIC TPS650830 может обеспечить полное решение проблемы питания систем на основе процессоров Skylake.
Из состава кристалла процессоров с архитектурой Skylake был исключен интегрированный регулятор напряжения (FVIR).
Шестое поколение многоядерных процессоров Intel Core с рабочим названием Skylake с полным на то правом можно назвать одним из наиболее масштабируемых и революционных за всю историю архитектуры Core. В этом заявлении нет ни малейшего преувеличения. Так, масштабируемость подтверждает ассортимент из почти 50 наименований Xeon, Core i3/5/7, Core M3/5/7, Pentium и Celeron с впечатляющим разбросом характеристик: от крохотных (20 х 16,5 мм) чипов в компактной корпусировке BGA1515 с TDP 4,5 Вт до мощных разблокированных десктопных LGA1151 процессоров вроде Core i7-6700K с габаритами 37,5 x 37,5 мм и TDP порядка 91 Вт. То есть, 20-кратная масштабируемость по энергопотреблению и 4-кратная по размерам чипа.
Кроме того, процессоры с архитектурой Skylake, выпускаемые с соблюдением норм 14-нм техпроцесса Intel, появятся для всех сегментов вычислительной техники – от мобильных устройств до серверов. Контроллер питания PMIC TPS650830 может обеспечить полное решение проблемы питания систем на основе процессоров Skylake (рис.1, 2).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Технология Speed Shift.
На дизайн процессоров Skylake сильно повлияло стремление к экономии электроэнергии. Здесь получили развитие как традиционные подходы, так и некоторые принципиально новые идеи.
Теперь процессорный дизайн не включает в себя интегрированный преобразователь питания (он был убран именно из соображений экономичности – в наиболее энергоэффективных CPU с тепловым пакетом порядка 4,5 Вт). В будущих микроархитектурах Intel собирается опять вернуть преобразователь обратно в процессор, но не во всех версиях дизайна, а только в тех, которые рассчитаны на достаточно либеральные тепловые пакеты.
Инженеры Intel разбили процессор на большее, чем раньше, число энергетических доменов, способных независимо отключаться от линий питания в случае их бездействия. Теперь дело дошло даже до отдельных исполнительных устройств. В Skylake могут независимо обесточиваться в случае простоя даже 256-битные исполнительные устройства, отвечающие за исполнение AVX2-команд.
Подобные технологии в том или ином виде используются уже очень давно, но в Skylake есть действительно революционное нововведение – технология Speed Shift, суть которой заключается в том, что процессору теперь даётся куда большая свобода действий в управлении собственными энергосберегающими состояниями.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
PSI# - процессорный сигнал индикатора статуса питания и сигнал PECI.
PSI# - процессорный сигнал индикатора статуса питания. Этот сигнал устанавливается, когда текущее максимально допустимое потребление ядра процессора меньше 20А. Установка этого сигнала индицирует, что контроллер VR не требует в данный момент значения ICC более, чем 20 А, и VR-контроллер может использовать эту информацию, чтобы передать ее в рабочие (оперативные) точки. Этот сигнал будет сброшен менее чем через 3,3 мкс после того, как текущее потребление превысит 20 А. Минимальное время установки и сброса сигнала – 1 BCLK.
В основу новой схемотехники модулей питания процессора положен принцип динамического выбора числа активных фаз в зависимости от потребностей процессора. Задача измерения тока, потребляемого процессором, возложена на ШИМ-контроллер (или на внешнюю схему – по желанию разработчиков).
Регулировка подачи питания на процессор производится по сигналу PSI (Power Status Indicator) процессора, который генерируется, когда процессор находится в режиме Deeper Sleep. Сигнал о величине тока поступает на процессор, а тот, в свою очередь, определяет, в каком состоянии находится – в стандартном или с низкой нагрузкой. В случае низкой нагрузки сигнал PSI # поступает обратно на ШИМ-контроллер, который может отключить часть фаз за ненадобностью и тем самым снизить энергопотребление всей схемы питания. Сигнал PSI позволяет повысить эффективность регулятора напряжения питания процессора и улучшить тем самым энергоэкономичность компьютеров.
Системные платы GIGABYTE с технологией DES Advanced, поддерживающие новый стандарт VRD 11.1, позволяют дополнительно повысить энергоэффективность благодаря уменьшению количества фаз питания в режиме Deeper Sleep до одной (в этом режиме на системной плате горит только один светодиодный индикатор). Данное решение является стандартным для всех, кто реализует поддержку схемы VRD 11.1 на своих материнских платах.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Цифровая система питания. Цифровой стабилизатор питания DIGI+.
Одним из ключевых узлов любой материнской платы является стабилизатор питания центрального процессора. Цифровой стабилизатор питания DIGI+, реализуемый на новых материнских платах ASUS, не только соответствует стандарту Intel VRD 12, но и значительно превосходит его по своим параметрам.
Преимуществом цифровой системы питания DIGI+ (в отличие от предыдущих версий стандарта Intel VRD) в 12-й версии используются цифровые управляющие сигналы. Стабилизатор напряжения DIGI+ полностью соответствует новому стандарту Intel:
- высокая скорость реакции: будучи цифровым контролером, стабилизатор напряжения DIGI+ способен обрабатывать цифровые управляющие сигналы процессора без цифроаналоговых преобразований, что устраняет нежелательные задержки в его работе;
- улучшенное охлаждение: оригинальная электронная схема с использованием двойных драйверов и силовых транзисторов и распределение отдельных компонентов системы питания по большой площади обеспечивают эффективное охлаждение;
- двойное питание процессора: благодаря схеме с двойными драйверами и силовыми транзисторами стабилизатор напряжения включает в себя два полноценных силовых каскада, которые обеспечивают бесперебойную подачу энергии процессору, повышая его стабильность и разгонный потенциал (рис. 1).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Цифровая система питания. Цифровой стабилизатор питания DIGI+.
Одним из ключевых узлов любой материнской платы является стабилизатор питания центрального процессора. Цифровой стабилизатор питания DIGI+, реализуемый на новых материнских платах ASUS, не только соответствует стандарту Intel VRD 12, но и значительно превосходит его по своим параметрам.
Преимуществом цифровой системы питания DIGI+ (в отличие от предыдущих версий стандарта Intel VRD) в 12-й версии используются цифровые управляющие сигналы. Стабилизатор напряжения DIGI+ полностью соответствует новому стандарту Intel:
- высокая скорость реакции: будучи цифровым контролером, стабилизатор напряжения DIGI+ способен обрабатывать цифровые управляющие сигналы процессора без цифроаналоговых преобразований, что устраняет нежелательные задержки в его работе;
- улучшенное охлаждение: оригинальная электронная схема с использованием двойных драйверов и силовых транзисторов и распределение отдельных компонентов системы питания по большой площади обеспечивают эффективное охлаждение;
- двойное питание процессора: благодаря схеме с двойными драйверами и силовыми транзисторами стабилизатор напряжения включает в себя два полноценных силовых каскада, которые обеспечивают бесперебойную подачу энергии процессору, повышая его стабильность и разгонный потенциал (рис. 2).
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Технология стабилизации UPS фирмы PowerCom KIN-625AP.
В линейно-интерактивных UPS силовой трансформатор инвертора всегда соединен с выходом и работает параллельно со схемой стабилизации входного переменного напряжения подаваемого в нагрузку. Переход на режим работы от АКБ выполняется только тогда, когда входное напряжение электросети полностью будет отсутствовать. Из-за такого взаимодействия ("interaction") с входным сетевым напряжением ("линией", "line") эта архитектура и берет свое название.
Линейно-интерактивная топология подразумевает, что инвертор UPS включен параллельно электросети и работает в двустороннем режиме: осуществляет мониторинг линии электропитания и в определенных пределах обеспечивает регулирование и стабилизацию выходного напряжения UPS, а режиме работы от сети производится зарядка аккумуляторных батарей. Переход на работу от аккумуляторных батарей осуществляется UPS только при пропадании сети или выходе ее за допустимые пределы рабочих параметров, и как правило, такие UPS имеют расширенный диапазон входного напряжения, при котором они на работу от АКБ не переходит. Такой диапазон достигается за счет использования в схеме источника автотрансформатора, с переключаемыми обмотками для поддержания на выходе заданного диапазона напряжений. Для более детального рассмотрения режимов работы ступенчатой стабилизации, рассмотрим ее работу на конкретной схеме, в качестве которой будем рассматривать входные цепи UPS фирмы PowerCom KIN-625AP, которые выполняют функцию стабилизации выходного напряжения в заданных пределах. Схемотехнически такие схемы выполнены практически одинаково, отличие наблюдается только в величине компенсационного напряжения, которое определяется дополнительной интерактивной обмоткой силового трансформатора, т.е. величиной ЭДС, наведенной на данной обмотке.
Стабилизация выходного напряжения также выполняется с помощью дополнительной автотрансформаторной обмотки силового трансформатора. Величина компенсационного напряжения, как и в предыдущем UPS, определяется величиной ЭДС, наведенной в ней. Коммутация обмотки выполняется с помощью специальных реле во входных цепях UPS. В зависимости от того, в каком направлении протекает ток через компенсационную обмотку, ЭДС, наведенная в этой ней, либо добавляется к входному напряжению, либо вычитается из него. Конфигурация обмоток силового трансформатора, схема его включения, и возможные варианты коммутации реле представлены на рис. 1-3.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Маркировки, используемые для обозначения аккумуляторов.
Маркировки, используемые для обозначения аккумуляторов учитывают, что в настоящее время применяются аккумуляторы 5-и различных электрохимических систем:
- герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы (сокращенно SLA);
- никель-кадмиевые аккумуляторы ( сокращенно NiCd) ;
- никель-металл-гидридные аккумуляторы (сокращенно NiMH);
- литий-ионные аккумуляторы ( сокращенно Li-ion);
- литий-полимерные аккумуляторы (сокращенно Li-Pol).
Современный аккумулятор построен из большого количества элементов. Один элемент состоит из двух электродов (положительного и отрицательного), электролита и корпуса. Накопление энергии в аккумуляторе происходит при протекании химической реакции окисления-восстановления электродов. При разряде аккумулятора происходят обратные процессы. Напряжение аккумулятора – это разность потенциалов между полюсами аккумулятора при фиксированной нагрузке. Для получения достаточно больших значений напряжений или заряда отдельные элементы аккумулятора соединяются между собой последовательно или параллельно. Существует ряд общепринятых напряжений для аккумуляторных батарей: 2; 4; 6; 12; 24 В. Расчетное напряжение одного элемента составляет 2 В. Номинальное напряжение аккумуляторной батареи равно числу элементов, умноженному на 2 В. Реальное напряжение может колебаться от 2,5 В до 1,2 В.
Статья добавлена: 28.08.2017
Категория: Статьи по блокам питания
Проверка полевых транзисторов
(MOSFET-транзисторов).
В современной электронной аппаратуре, в блоках питания, мониторах, системных платах ПК и другой аппаратуре все чаще находят применение полевые транзисторы. При проведении ремонта мы очень часто сталкивается с необходимостью проверки исправности мощных полевых транзисторов.
Полевые транзисторы (MOSFET-транзисторы). Полевые транзисторы (ПТ), благодаря ряду уникальных параметров, в том числе высокому входному сопротивлению, находят широкое применение в блоках питания ПК, телевизоров, мониторов, видеомагнитофонов и другой радиоэлектронной аппаратуры. В качестве электронного ключа импульсных преобразователей напряжения питания компонентов материнских плат всегда используется пара полевых n-канальных МОП-транзисторов (MOSFET-транзисторы).
Обозначение этого типа транзисторов показано на рис. 1 (для сокращения числа внешних компонентов в транзистор может быть встроен мощный высокочастотный демпферный диод). MOSFET - это аббревиатура от английского словосочетания Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (Металл- Оксидные Полупроводниковые Полевые Транзисторы). Данный класс транзисторов отличается, прежде всего, минимальной мощностью управления при значительной выходной мощности (сотни ватт). В открытом состоянии ПТ имеют чрезвычайно малые значения сопротивления (десятые доли Ома при выходном токе в десятки ампер), а следовательно, минимальную мощность, выделяющуюся на транзисторе в виде тепла.
К неоспоримым преимуществам MOSFET транзисторов перед биполярными можно отнести следующие:
- минимальная мощность управления и большой коэффициент усиления по току обеспечивает простоту схем управления (есть даже разновидность MOSFET, управляемых логическими уровнями);
- большая скорость переключения (при этом минимальны задержки выключения, обеспечивается широкая область безопасной работы);
- возможность простого параллельного включения транзисторов для увеличения выходной мощности;
- устойчивость транзисторов к большим импульсам напряжения (dv/dt).
Поэтому данные приборы находят широкое применение и в устройствах управления мощной нагрузкой, импульсных источниках питания (до 1000 В).
MOSFET с N-каналом наиболее популярны для коммутации силовых цепей. Напряжение управления или напряжение, приложенное между затвором и истоком для включения MOSFET, должно превышать порог UT 4В, фактически необходимо 10-12В для надежного включения MOSFET. Снижение напряжения управления до нижнего порога UT приведет к выключению MOSFET. Силовые MOSFET выпускают различные производители:
- HEXFET (фирма NATIONAL);
- VMOS (фирма PHILLIPS);
- SIPMOS (фирма SIEMENS).
При ремонте аппаратов, в которых применены полевые транзисторы, у ремонтников очень часто возникает задача проверки целостности и работоспособности этих транзисторов. Чаще всего приходится иметь дело с вышедшими из строя мощными полевыми транзисторами импульсных блоков питания.
Версия сайта для слабовидящих
