Імпульсний блок живлення: характерні особливості

Імпульсний блок живлення являє собою інверторне 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 певною стислістю або в імпульси, що подаються безпосередньо на вихідний фільтр низьких частот або на трансформатор.

Конструктивні особливості

Простий імпульсний блок живлення може включати в свій склад малогабаритні трансформатори, що пояснюється досить просто: з ростом частоти ефективність роботи трансформатора підвищується, а вимоги до габаритів сердечника, необхідним для передавання 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 характеризується величиною 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 володіє цілим поряд переваг, особливо якщо порівнювати його зі 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 вихідного фільтра напруги. Тут доречно встановлювати конденсатори меншої ємності, в порівнянні з випрямлячами, що функціонують на промисловій частоті. Випрямляч цілком може бути виконаний з досить простий однополупериодной схемі, що повністю виключає ризик збільшення пульсацій напруги на виході.

Продуктивність

Імпульсний блок живлення характеризується істотно більш високим коефіцієнтом корисної дії порівняно зі стабілізаторами завдяки тому, що в останніх втрати пов'язані з перехідними процесами в ті моменти, коли проводиться перемикання основного елемента. Так як ключові елементи перебувають в одному із станів, тобто вони включені або вимкнені, мова йде про мінімальних втратах електроенергії.

Інші достоїнства

Імпульсні блоки харчування коштують набагато менше, чим стабілізатори, оскільки 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 сучасної оргтехніки, обчислювальної техніки, а також побутової електроніки найчастіше використовуються імпульсні блоки живлення. А лінійні на поточний момент часу збереглися тільки в деяких областях: - в якості живильних елементів для слабкострумових керуючих плат високоякісної побутової техніки: мікрохвильових печей , пральних машин, котлів 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 схема захисту від різнорідних непередбачених ситуацій, наприклад, від відсутності навантаження на виході або короткого замикання.

Недоліки

Імпульсні блоки живлення володіють і певними недоліками в порівнянні з лінійними. Основна частина схеми приладу працює від мережі без гальванічної розв'язки, що істотно ускладнює ремонт подібних пристосувань. Імпульсний блок живлення для підсилювача, як і для всієї іншої апаратури, характеризується тим, що створює високочастотні перешкоди, що пов'язано з самим принципом його роботи. Часто доводиться застосовувати певні методи звонка, які дуже часто не призводять до повного їх усунення. Саме тому імпульсні блоки живлення у багатьох випадках неможливо використовувати для певної апаратури. Зазвичай у цих пристосувань є обмеження на мінімальну навантаження в плані потужності. Якщо цей параметр нижче необхідного, то може просто не відбутися запуску блоку, або його параметри вихідної напруги не будуть вкладатися 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 живиться основна схема джерела. Ядро первинного ланцюга складається з накопичувальної фільтруючої ємності, ключового силового транзистора, схеми зворотнього зв'язку, імпульсного трансформатора і оптопари. У вторинному ланцюзі джерела живлення вихідна напруга надходить з вторинної трансформаторної обмотки, випрямних діодів, фільтруючих конденсаторів, силових дроселів.

Принцип роботи імпульсних блоків живлення

Мережеве 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-вимикання транзистора. Надійний запуск блоку живлення забезпечується задає генератором, виконаним на мікросхемі. Живлення здійснюється ланцюжком резисторів. Робота оптопари регулюється ключовим транзистором і задає генератором.