Імпульсний блок живлення являє собою інверторну систему. У ньому відбувається випрямлення змінного вхідного напруги. Далі постійна напруга, отримане в результаті попередньої операції, перетворюється в імпульси прямокутної форми з підвищеною частотою і певної стислістю або в імпульси, що подаються безпосередньо на вихідний фільтр низьких частот або на трансформатор.
Конструктивні особливості
Простий імпульсний блок живлення може включати до свого складу малогабаритні трансформатори, що пояснюється досить просто: з ростом частоти ефективність роботи трансформатора підвищується, а вимоги до габаритів сердечника, необхідним для передачі відповідної потужності, помітно зменшуються. Найчастіше подібний сердечник виконується з феромагнітних сплавів, а для тих пристроїв, що працюють з низькою частотою, застосовується електротехнічна сталь.
За рахунок чого прилад забезпечує стабільність?
Імпульсний блок живлення функціонує так, що напруга в ньому стабілізується за рахунок негативного зворотного зв`язку. З її допомогою можна здійснювати підтримку вихідної напруги на приблизно однаковому рівні, незалежно від величини його навантаження і коливань на вході. Зворотній зв`язок може бути організована одним з декількох способів. Якщо використовується імпульсний блок живлення з гальванічною розв`язкою від мережі, то найпоширенішими способами може стати використання зв`язку за допомогою однієї з обмоток трансформатора на виході або за допомогою оптрона. Шпаруватість імпульсів на виході ШІМ-контролера змінюється в залежності від того, який величиною характеризується сигнал зворотного зв`язку, а він залежить від вихідної напруги. Якщо немає необхідності в розв`язці, то найчастіше застосовують простий дільник резистивного типу. Це дозволяє блоку живлення підтримувати вихідна напруга на стабільному рівні.
переваги
Імпульсний блок живлення має цілу низку переваг, особливо якщо порівнювати його із стабілізаторами аналогічної потужності. Менша вага досягається завдяки тому, що при підвищенні частоти доречно використовувати трансформатори малих розмірів за умови, що їх подається потужність знаходиться на тому ж рівні. У лінійних стабілізаторів основна маса складається за рахунок важких потужних силових трансформаторів з низькою частотою, а також великих радіаторів силових елементів, що функціонують в лінійному режимі. Підвищена частота перетворення дозволяє дуже сильно зменшити габарити фільтру вихідної напруги. Тут доречно встановлювати конденсатори меншої ємності, в порівнянні з випрямлячами, що функціонують на промисловій частоті. Випрямляч цілком може бути виконаний за досить простою однополупериодной схемою, що повністю виключає ризик збільшення пульсацій напруги на виході.
продуктивність
Імпульсний блок живлення характеризується істотно більш високим коефіцієнтом корисної дії в порівнянні із стабілізаторами завдяки тому, що в останніх втрати пов`язані з перехідними процесами в ті моменти, коли проводиться перемикання основного елемента. Так як ключові елементи знаходяться в одному з станів, тобто вони включені або виключені, мова йде про мінімальні втрати електроенергії.
інші гідності
Імпульсні блоки живлення коштують набагато менше, ніж стабілізатори, так в них використовується уніфікована елементна база, а також ключові транзистори високої потужності. Крім того, тут допускається використання силових елементів меншої потужності, так як вони працюють в ключовому режимі. Надійність блоків живлення цілком порівнянна з аналогічним параметром лінійних стабілізаторів. У сучасній оргтехніки, обчислювальної техніки, а також побутовій електроніці найчастіше використовуються саме імпульсні блоки живлення. А лінійні на поточний момент часу збереглися тільки в деяких областях:
- як живлять елементів для слабкострумових керуючих плат високоякісної побутової техніки: мікрохвильових печей, пральних машин, котлів опалення та колонок;
- для керуючих пристроїв малої потужності надвисокої і високої надійності, розрахованої на тривалу безперервну експлуатацію при повній відсутності обслуговування або при його скруті (наприклад, автоматизація процесів на виробництві або цифрові вольтметри в електричних щитах).
Імпульсні блоки живлення відрізняються широким діапазоном живлячої частоти і напруги, які недосяжні для аналогічного за вартістю лінійного обладнання. На практиці це говорить про можливість застосування одного і того ж приладу для цифрової електроніки в різних куточках світу, де є значні відмінності по напрузі і частоті в розетках. У більшості сучасних блоків живлення є вбудована ланцюг захисту від різнорідних непередбачених ситуацій, наприклад, від відсутності навантажень на виході або короткого замикання.
недоліки
Імпульсні блоки живлення мають і певними недоліками в порівнянні з лінійними. Основна частина схеми приладу працює від мережі без гальванічної розв`язки, що істотно ускладнює ремонт подібних пристроїв. Імпульсний блок живлення для підсилювача, як і для всієї іншої апаратури, характеризується тим, що створює високочастотні перешкоди, що пов`язано з самі принципом його роботи. Часто доводиться застосовувати певні методи помехоподавленія, які дуже часто не призводять до повного їх усунення. Саме тому імпульсні блоки живлення в багатьох випадках неможливо використовувати для деякої апаратури. Зазвичай у цих пристосувань є обмеження на мінімальне навантаження в плані потужності. Якщо цей параметр нижче необхідного, то може просто не відбутися запуску блоку, або його параметри вихідного напруга не будуть укладатися в допустимі відхилення.
Пристрій
Можна перерахувати основні вузли блоку живлення. Мережевий випрямляч виконаний з двох дроселів ЕМП, фільтра перешкод і розв`язки статики, вхідного мережевого запобіжника і діодного моста, звідки і харчується основна схема джерела. Ядро первинної ланцюга складається з накопичувальної фільтрує ємності, ключового силового транзистора, схеми зворотного зв`язку, імпульсного трансформатора і оптопари. У вторинній ланцюга джерела живлення вихідна напруга надходить з вторинної трансформаторної обмотки, випрямних діодів, фільтруючих конденсаторів, силових дроселів.
Принцип роботи імпульсних блоків живлення
Напруга надходить на випрямляч, після чого відбувається його згладжування ємнісним фільтром. З конденсатора фільтра відбувається його переміщення на транзисторний колектор, який грає роль ключа. Керуючий пристрій відповідає за включення-виключення транзистора. Надійний запуск блоку живлення забезпечується генератором, що задає, виконаним на мікросхемі. Її харчування здійснюється ланцюжком резисторів. Робота оптопари регулюється ключовим транзистором і задає генератором.
