Імпульсний блок живлення - це інверторна система. У ньому відбувається випрямлення змінної вхідної напруги. Далі постійне напруження, отримане в результаті попередньої операції, перетворюється на імпульси прямокутної форми з підвищеною частотою і певною стисненістю або на 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: із зростанням частоти ефективність роботи трансформатора підвищується, а вимоги до габаритів сердечника, необхідних для передачі відповідної потужності, помітно зменшуються. Найчастіше подібний сердечник виконується з ферромагнітних 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. За її допомогою можна здійснювати підтримку вихідного напруження на приблизно однаковому рівні, незалежно від величини його навантаження і коливань на вході. Зворотний зв 'язок може бути організований 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. Свердловність імпульсів на виході ШИМ-контролера змінюється залежно від того, якою величиною характеризується сигнал зворотного зв 'язку, а він залежить від вихідного напруження. Якщо немає потреби в розв 'язці, то найчастіше застосовують простий ділитель резистивного типу. Це дозволяє блоку харчування підтримувати вихідну напругу на стабільному рівні.
Гідності
Імпульсний блок живлення має цілу низку достоїнств, 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 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 фільтра вихідної напруги. Тут доречно встановлювати конденсатори меншої ємності, в порівнянні з випрямлювачами, що функціонують на промисловій частоті. Випрямлювач цілком може бути виконаний за досить простою однополуперіодною схемою, що повністю виключає ризик збільшення пульсацій напруги на виході.
Продуктивність
Імпульсний блок живлення характеризується істотно більш високим коефіцієнтом корисної дії в порівнянні 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 знаходяться в одному зі станів, тобто вони включені або вимкнені, мова йде про мінімальні втрати електроенергії.
Інші переваги
Імпульсні блоки живлення коштують набагато менше, ніж стабілізатори, так у них використовується уніфікована елементна база, а також ключові транзистори високої потужності. Крім того, тут допускається використання силових елементів меншої потужності, оскільки вони працюють у ключовому режимі. Надійність блоків живлення цілком порівнянна з аналогічним параметром лінійних стабілізаторів. У сучасній оргтехніці, обчислювальній техніці, а також побутовій електроніці найчастіше використовуються саме імпульсні блоки живлення. А лінійні на поточний момент часу збереглися тільки в деяких областях:
- в якості живильних елементів для слаботочних керуючих плат високоякісної побутової техніки: мікрохвильових печей, пральних машин, котлів опалення і колонок;
- для керуючих пристроїв малої потужності надвисокої та високої надійності, розрахованої на тривалу безперервну експлуатацію при повній відсутності обслуговування або при його утрудненні (наприклад, автоматизація процесів на виробництві або цифрові вольтметри в електричних щитах).
Імпульсні блоки живлення відрізняються широким діапазоном живильної 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 з напруги і частоти в розетках. У більшості сучасних блоків живлення є вбудований ланцюг захисту від різнорідних непередбачених ситуацій, наприклад, від відсутності навантажень на виході або короткого замикання.
Недоліки
Імпульсні блоки живлення мають і певні недоліки порівняно 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 самі принципом його роботи. Часто доводиться застосовувати певні методи перешкоди, 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 запуск блоку, або його параметри вихідної напруги не вкладатимуться в допустимі відхилення.
Пристрій
Можна перерахувати основні вузли блоку живлення. Мережевий випрямлювач виконаний з двох дроселей ЕМД, фільтра перешкод і розв 'язки статики, вхідного мережевого запобіжника і діодного моста, звідки і харчується основна схема джерела. Ядро первинного ланцюга складається з накопичувальної фільтруючої ємності, ключового силового транзистора, схеми зворотного зв 'язку, імпульсного трансформатора та оптопари. У вторинному ланцюгу джерела живлення вихідна напруга надходить з вторинної трансформаторної обмотки, випрямних діодів, фільтруючих конденсаторів, силових дроселів.
Принцип роботи імпульсних блоків живлення
Мережева напруга надходить на випрямлювач, 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 задальним генератором, виконаним на мікросхемі. Її харчування здійснюється ланцюжком резисторів. Робота оптопари регулюється ключовим транзистором і задальним генератором.