Імпульсний блок живлення

Для звичайної людини, що не вникає в електроніку, був непомітний перехід всіх живильних пристроїв з лінійних на імпульсні. Саме імпульсні джерела (ПІП) харчування встановлюються в усій сучасній апаратурі. Основна причина переходу на такий тип перетворювачів напруги – це зменшення габаритів. Так як весь час, з початку появи і винаходи, електронні прилади потребують постійного зменшення їх розмірів. На малюнку зображений для порівняння габарити звичайного і імпульсного джерела постійного струму. Чи не озброєним оком видно різницю в розмірах.

Принцип дії ПІП і його пристрій

Імпульсний джерело живлення – це пристрій, який працює за принципом інвертора, тобто спочатку перетворює змінну напругу в постійне, а потім знову з постійного робить змінне потрібної частоти. В кінцевому підсумку останній каскад перетворювача все одно заснований на випрямленні напруги, так як більшість приладів все ж працюють на зниженому постійній напрузі. Суть зменшення габаритів цих живлять і перетворюють пристроїв побудована на роботі трансформатора. Справа в тому, що трансформатор не може працювати з постійною напругою. Просто-напросто на виході вторинної обмотки при подачі на первинну постійного струму не буде индуктироваться ЕРС (електрорушійна сила). Для того щоб на вторинній обмотці з'явилося напруги воно повинно змінюватися у напрямку або ж по величині. Змінна напруга володіє цією властивістю, ток в ньому змінює свій напрямок і величину з частотою 50 Гц. Однак, щоб зменшити габарити самого блоку живлення і відповідно трансформатора, що є основою гальванічної розв'язки, потрібно збільшити частоту вхідної напруги.

При цьому імпульсні трансформатори, на відміну від звичайних лінійних, мають феритовий сердечник муздрамтеатру, а не сталевий з пластин. І також сучасні блоки живлення працюють за цим принципом складаються з:

1. випрямляча напруги;
2. генератора імпульсів, що працює на основі ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) або ж тригера Шмітта;
3. перетворювача постійного стабілізованого напруги.

Після випрямляча напруги генератор імпульсів за допомогою ШІМ генерує його в змінну з частотою близько 20-80 кГц. Саме це підвищення з 50 Гц до десятків кГц і дозволяє значно зменшити, і габарити, і масу джерела живлення. Верхній діапазон міг бути і більше, проте, тоді пристрій буде створювати високочастотні перешкоди, які буде впливати на роботу радіочастотної апаратури. При виборі ШІМ стабілізації обов'язково потрібно враховувати також і вищі гармоніки струмів.

Навіть при роботі на таких частотах ці імпульсні пристрої виробляють високочастотні перешкоди. А чим більше їх в одному приміщенні або в одному закритому приміщенні тим більше їх в радіочастотах. Для поглинання цих негативних впливів і перешкод встановлюються спеціальні помехоподавляющие фільтри на вході пристрою і на його виході.

Це наочний приклад сучасного імпульсного блоку живлення застосовується в персональних комп'ютерах.

A – вхідний випрямляч. Можуть застосовуватися полумостового і мостові схеми. Нижче розташований вхідний фільтр, який має індуктивність;
B – вхідні з досить великою ємністю згладжують конденсатори. Праворуч встановлений радіатор високовольтних транзисторів;
C – імпульсний трансформатор. Праворуч змонтований радіатор низьковольтних діодів;
D – котушка вихідного фільтра, тобто дросель групової стабілізації;
E – конденсатори вихідного фільтра.
Котушка і великий жовтий конденсатор, що знаходяться нижче E, є компонентами додаткового вхідного фільтра, встановленого безпосередньо на роз'ємі харчування, і яка не є фрагментом основний друкованої плати.

Якщо схему радіоаматор винаходить сам то він обов'язково заглядає в довідник по радіодеталей. Саме довідник є основним джерелом інформації в даному випадку.

Обратноходового імпульсний джерело живлення

Це один з різновидів імпульсних джерел живлення, що мають гальванічну розв'язку як первинних, так і вторинних ланцюгів.Відразу був винайдений саме цей вид перетворювачів, який був запатентований ще в далекому 1851 році, а його вдосконалений варіант застосовувався в системах запалювання і в малої розгортці телевізорів і моніторів, для подачі високовольтної енергії на вторинний анод кінескопа.

Основна частина цього блоку харчування теж трансформатор або може бути дросель. У його роботі є два етапи:

1. Накопичення електричної енергії від мережі або від іншого джерела;
2. Висновок накопиченої енергії на вторинні кола напівмоста.

Під час розмикання і замикання первинного кола у вторинній з'являється струм. Роль спорогенезу ключа виконував найчастіше транзистор. Дізнатися параметри якого потрібно обов'язково використовувати довідник. управління ж цим транзистором найчастіше польовим виконується за рахунок ШІМ-контролера.

Управління ШІМ-контролером

Перетворення напруги, яке вже пройшло етап випрямлення, в імпульси прямокутної форми виконується з якоюсь періодичністю. Період вмикання та вимикання цього транзистора виконується за допомогою мікросхем. ШІМ-контролери цих ключів є основним активним елементом, що управляє схеми. В даному випадку як прямоходовой, так і обратноходового джерело живлення має трансформатор, після якого відбувається повторне випрямлення.

Для того щоб зі збільшенням навантаження не падало вихідна напруга в ПІП була розроблена зворотний зв'язок яка була заведена безпосередньо в ШІМ-контролери. Таке підключення дає можливість повної стабілізації керованим вихідним напруги шляхом зміни шпаруватості імпульсів. Контролери, що працюють на ШІМ модуляції, дають великий діапазон зміни вихідного напруги.

Мікросхеми для імпульсних джерел живлення можуть бути вітчизняного або зарубіжного виробництва. Наприклад, NCP тисячі двісті п'ятьдесят два – ШІМ-контролери, які мають управління по струму, і призначені для створення обох видів імпульсних перетворювачів. Задають генератори імпульсних сигналів цієї марки показали себе як надійні пристрої. Контролери NCP тисячі двісті п'ятьдесят дві володіють усіма якісними характеристиками для створення економічно вигідних і надійних блоків живлення. Імпульсні джерела живлення на базі цієї мікросхеми застосовуються в багатьох марках комп'ютерів, телевізорів, підсилювачів, стереосистем і т. Д. Заглянувши в довідник можна знайти всю потрібну і докладну інформацію про всі її робочі параметри.

Перевага імпульсних джерел живлення перед лінійними

У джерелах живлення на імпульсної основі видно цілий ряд переваг, які якісно виділяють їх від лінійних. Ось основні з них:

1. Значне зниження габаритів і маси пристроїв;
2. Зменшення кількості дорогих кольорових металів, таких як мідь, використовуваних в їх виготовленні;
3. Відсутність проблем при виникненні короткого замикання, в більшій мірі це стосується обратноходових пристроїв;
4. Відмінна плавне регулювання вихідної напруги, а також його стабілізація шляхом введення зворотного зв'язку в ШІМ-контролери;
5. Високі показники ККД.

Однак, як і все в цьому світі, імпульсні блоки мають свої недоліки:

1. Випромінювання перешкод, які можуть з'являється при несправних помехоподавляющих ланцюжків, найчастіше це висихання електролітичних конденсаторів;
2. Небажана робота їх без навантаження;
3. Складніша схема із застосуванням більшої кількості деталей для пошуку аналогів яких необхідний довідник.

Застосування джерел живлення на основі високочастотного модуляції (в імпульсних) в сучасній електроніці як в побуті, так і на виробництві, істотно вплинули на розвиток всієї електронної техніки. Вони давно витіснили з ринку застарілі джерела, побудовані на традиційній лінійній схемі, і в подальшому будуть тільки вдосконалитися.ШІМ-контролери при цьому є серцем цього апарату і розвиток їх функціональності і технічних характеристик постійно поліпшується.

Відео про роботу імпульсного джерела живлення