Druhy zdrojov pre IKT
Čo sú to vlastne zdroje? Sú to zdroje čerpajúce energiu z bežnej elektrickej distribučnej siete. Vstupom je preto striedavé napätie frekvencie 50 - 60 Hz v rozsahu 110 - 240 V. Je preto potrebné pri ich konštrukcii aj výrobe dodržiavať príslušné elektrotechnické a bezpečnostné normy. Sieťové zdroje sa konštruujú buď s bežným transformátorom a následným usmerňovačom a lineárnym stabilizátorom, alebo ako spínané zdroje s transformátorom. Menšie sieťové zdroje sa často nazývajú adaptér.
Druhy zdrojov:
1. Stabilizované zdroje so spojitou reguláciou
Princíp činnosti
Striedavé sieťové napätie sa transformátorom TR upraví na požadovanú veľkosť, usmerňovačom U sa usmerní, vyhladzovacím filtrom F sa vyhľadí a stabilizátorom S sa stabilizuje. Nevýhodou stabilizovaných zdrojov so spojitou reguláciou je ich nízka účinnosť.
2. Spínané stabilizované zdroje
Princíp činnosti
Striedavé sieťové napätie sa po prechode cez odrušovací filter usmerní usmerňovačom a filtrom sa vyhľadí. Spínačom sa premení napätie 50Hz na striedavé napätie vyššej frekvencie napr. 22kHz, transformátorom TR upraví na požadovanú veľkosť, usmerňovačom sa usmerní, vyhladzovacím filtrom sa vyhľadí. Výstupné napätie sa stabilizuje ovplyvňovaním funkcie spínača veľkosťou výstupného napätia cez obvod spätnej väzby ZV v impulznej forme. Spínané zdroje sa niekedy označujú aj ako impulzovo regulované zdroje. Výhodou spínaných stabilizovaných zdrojov so spojitou reguláciou je ich vysoká účinnosť. Nevýhoda - pri ich činnosti vznikajú silné rušivé signály.
3. UPS
UPS (anglicky Uninterruptible Power Supply Source – „neprerušiteľný zdroj energie“) je zariadenie alebo systém, ktorý zabezpečuje plynulú dodávku elektriny pre zariadenia, ktoré nesmú byť neočakávane vypnuté. V praxi sa pre pomenovanie používajú aj výrazy náhradný zdroj, zálohovací zdroj, neprerušiteľný zdroj, ale hlavne slovenský preklad samotného výrazu "UPS" - zdroj nepretržitého napájania.
Princíp činnosti
UPS je obvykle zapojený medzi primárny zdroj napätia (elektrického prúdu) a zálohovaný vstup napájania chráneného zariadenia. Medzi najčastejšie chránené systémy patria obyčajne telekomunikačné zariadenia, počitačové systémy, systémy zabezpečujúce chod letísk, nemocničné prístroje a ďalšie.
UPS funguje na princípe akumulátora. Pokiaľ nie je dodávka elektrického prúdu z primárneho zdroje prerušená, je UPS udržiavaný v nabitom stave. Zároveň slúži ako ochrana proti podpätiu alebo prepätiu v sieti. V okamihu prerušenia dodávky elektriny zabezpečuje napájanie zariadenia až do svojho vybitia alebo obnovenia dodávky. Obdobie, počas ktorého UPS udrží zariadenie v behu, je dané kapacitou akumulátorov a ďalšími parametrami, pohybuje se od niekoľko minút po niekoľko hodín.
S istým zjednodušením je možné povedať, že na trhu sú dostupné 3 hlavné modely fungovania UPS, ktoré si jednotliví výrobcovia prispôsobujú a produkujú výrobky s podobným vyhotovením a dizajnom.
Hlavné delenie UPS podľa prístupu
- vyhotovenie "Off-Line"
- vyhotovenie "Line-Interactive"
- vyhotovenie "On-Line"
Chemické zdroje
Chemické zdroje sú vlastne batérie. Rozlišujeme pri nich viacero faktorov ako pamäťový efekt, či sú nabijateľné a typ batérie.
Pamäťový efekt sa spomína pri nabíjateľných batériach. Má za následok, že určitá časť kapacity akumulátora nepríjme elektrický náboj, a tým sa zníži kapacita batérie. Pokiaľ sa bude batéria dobíjať fádnym spôsobom, tzn. nechá sa úplne vybiť, a potom ju úplne nabiť, vytvorenie pamäťového efektu sa môže obmedziť (to však neplatí pre všetky typy). Znižovanie kapacity batérie má na svedomie hlavne ich prebíjanie.
Batérie určené na jedno použitie sa označujú primárne a nabíjateľné batérie sa označujú sekundárne.
Typy primárnych batérií:
- Fotolithiové batérie poskytujú veľký výkon z jednej batérie, je možné ich skladovať až desať rokov a umožňujú použitie v teplotnom rozmedzí -20C až +60C.
- Alkalické batérie sú vhodné pre energeticky náročné spotrebiče, tzv. "high drain": prenosné prístroje napr. kazetové a CD prehrávače, prenosné hry. Ide o najrozšířenější typ batérií.
- Zinkouhlíkové batérie sú vhodné pre energeticky nenáročné spotrebiče so stálym a nízkym odberom, ako sú hodiny, rádioprijímače, dialkové ovládače na TV apod. Existujú i zinko - - uhlíkové batérie, ktoré sú ekologické, neobsahujú kadmium ani ortuť.
Typy sekundárnych batérií:
- NiCd batérie sú reciklovatelné, tým ekologické, a skládajú sa z kovových zlúčenín niklu a kadmia. NiCd akumulálory môžeme označit ako najekologickejšie akumulátory súčasnosti. Používajú sa pri výrobe batérií velikosli AAA, A, C, D, i 9-voltové, pre audio a telefónne batérie. Pre NiCD batérie sú veľmi dôležité podmienky, v ktorých pracujú. Platí, že čím vyššia je teplota pracovného prostredia, tým rychlejšie dochádza k vybitiu batérie. V prospech NiCd akumulátoru hovorí tiež výhodný pomer ceny a výkonu, vydrží viac než 10 rokov alebo 1 000 použití, bohužial má väčší pamäťový efekt.
- NiMH batérie počet ich napájacích cyklov je 500 až 1 000. Tieto batérie síce poskytujú svojmu užívateľovi vačšiu kapacitu a jeho prístroj teda vydrží dlhšie v prevádzke, ale na druhú stranu sa ich životnosť pohybuje iba okolo 300 - 500 nabíjacích cyklov. Batérie sú oveľa menej citlivé na vybíjanie než NiCd batérie. Technológie NiMH sa používa pri výrobe veľkosti AAA, A, C, D, i 9-voltové, pre audio a telefónne batérie a video batérie. Batérie majú vynikajúci pomer kapacita/veľkost, sú ekologické, pretože neobsahujú ťažké kovy ako napr. kadmium a majú menší pamäťový efekt.
- Lithium-iontové (Li-On) batérie sú ideálne pre videokamery digitálne fotoaparáty a mobilné telefóny. Zatiaľ ako jediné nemajú tzv. "pamäťový efekt". Majú nízku hmotnosť a malé samovybíjanie. Ich životnost samozrejme súvisí so správnym zachádzaním. V prípade mobilného telefónu to znamená, že v chvíli, keď je batéria vybitá, se nesmie prístroj zapínať ani na sebakratšiu dobu. Musíte ju najskôr nabiť! Niektoré mobilné telelefóny majú síce poistky, ktoré zabránia úplnému vybitiu batérie, ale obecne zapínanie prístroja s vybitou batériou rozhodne nemožno doporučiť.
- Lithium-polymerové (Li-pol) batérie môžete nabíjať, ako dlho chcete, kedy chcete a potrebujete. Používajú sa hlavne v mobilných telefónoch. Batérie nemajú pamäťový efekt. Zaujímavé na nich je, že najlepšie pracujú pri teplotách okolo 6O stup. C. Životnosť batérie je odhadovaná na 5 rokov a nemala by príliš zaťažovať životné prostredie.
Spojité zdroje
Spojité zdroje využívajú spínací prvok (tranzistor), ktorý pomerne vysokou frekvenciou (desiatky kHz a viac) periodicky zopína a rozpína vstupné napätie do obvodu pozostávajúceho z kombinácie cievky, kondenzátora a diódy. Vhodnou kombináciou týchto prvkov je možné dosiahnuť zníženie napätia (tzv. step-down, alebo buck regulator) aj zvýšenie napätia (tzv. step-up, boost regulator).
Iným druhom spínaných zdrojov je zdroj s transformátorom a následným diódovým usmerňovačom, kde sa využívajú výhodné vlastnosti (menšie rozmery transformátora pri veľkých prúdoch, menšie magnetické straty) moderných magnetických materiálov (ferity) pri vysokých frekvenciách.
Zmenou frekvencie a striedy spínania je možné v týchto zapojeniach dosiahnuť zmenu výstupného napätia. Súčasťou zdroja je preto obvod (obvykle v podobe integrovaného obvodu), ktorý zabezpečuje zmenu frekvencie alebo striedy (príp. oboch) na základe spätnej väzby z výstupného napätia tak, aby sa zabezpečilo stabilné výstupné napätie pri rozličnom zaťažení.
Keďže spínané zdroje pracujú s pravouhlými priebehmi napätí a prúdov, majú tendenciu vyžarovať elektromagnetické vlny v širokom spektre frekvencií. Pri ich konštrukcii a použití je preto potrebné zachovávať zásady elektromagnetickej kompatibility (EMC).
Zdroj využíva k svojmu fungovaniu reguláciu sieťového napätia. Regulácia je proces, pri ktorom má obvod za úlohu udržať požadovanú hodnotu regulovanej veličiny na výstupe bez ohľadu na zmeny vstupnej veličiny alebo inej vonkajšej poruchy (len
do určitých medzí). Základom regulácie je spätná väzba. Regulačný obvod je základom stabilizovaných zdrojov, spojitých i nespojitých.
obrazok: http://www.upnito.sk/imggal.php?viewGallery=b4eacf2860e3994d92da4d2998a8e64a
