Теория: импульсные источники питания

Не разобранное
Administrator
551
12-05-2018, 13:24
0

Традиционные блоки питания с низкочастотным трансформатором, выпрямителем и стабилизатором просты, надежны, практически не создают помех, но при большой выходной мощности имеют значительные габариты, массу и низкий КПД. Эти недостатки особенно заметны при больших мощностях. Размеры и масса трансформатора, а также емкости сглаживающих конденсаторов уменьшаются при повышении частоты питающей сети. В связи с этим некоторые местные электросети, особенно военного назначения, имеют повышенную частоту (400 Гц).

В бытовой аппаратуре, в частности в современных телевизорах и компьютерах, используют импульсные блоки питания (рис. 70), принцип действия которых состоит в следующем. Сетевое напряжение 220 В выпрямляется диодным мостом VD1- VD4. Получившееся постоянное напряжение примерно 300 В подается на генератор, вырабатывающий последовательность импульсов, питающих малогабаритный импульсный трансформатор Т1 на магнитопроводе из феррита. Он и обеспечивает гальваническую развязку питаемой аппаратуры от сети.

Чтобы уменьшить проникновение импульсных помех в питающую сеть, обязательно устанавливают фильтр, содержащий дроссели Lф и конденсаторы Сф. Резистор R1 нужен для ограничения тока через диоды выпрямителя в момент включения, когда оксидный конденсатор С1 (емкостью до 100 мкФ и более) еще не заряжен. Керамический конденсатор С2 значительно меньшей емкости уменьшает высокочастотные пульсации выпрямленного напряжения при работе генератора.

Мощный высоковольтный транзистор VT1 работает в ключевом режиме с высоким КПД. Он открывается импульсами генератора и создает ток в первичной обмотке трансформатора. Импульсное напряжение со вторичных обмоток (III и IV) выпрямляется и сглаживается. Еще одна обмотка (II) питает цепь стабилизации, которая управляет длительностью и/или частотой импульсов так, чтобы напряжения U1 и U2 были стабилизированы.

Более подробное описание импульсных блоков питания можно найти в журнальных статьях и специальной литературе. В мощных импульсных блоках питания используют и двухтактные генераторы и выпрямители. Генераторы импульсов и цепи стабилизации (обозначенные прямоугольниками на рис. 70) теперь часто выполняют в виде готовых интегральных схем.

Импульсные стабилизаторы напряжения выполняют по похожим схемам, но вместо трансформатора в них используют дроссели на ферритовых магнитопроводах. Рассмотрим схему понижающего преобразователя-стабилизатора (рис. 71), вырабатывающего, например, стабилизированное напряжение 5 В из нестабилизированного 12... 18 В. Он работает c высоким КПД (только при стабильном токе нагрузки), достигающим 90% и более. Это означает, что ток в нагрузке больше потребляемого!

Ключевой транзистор VT1 включается короткими импульсами от задающего генератора. Ток в дросселе L1 нарастает за время импульса до сравнительно большого значения (порядка тока нагрузки). Когда же по окончании импульса транзистор закрывается, ток в дросселе продолжает протекать через открывшийся диод VD1 до начала следующего импульса. При этом расходуется энергия, запасенная в магнитном поле дросселя.

Цепь стабилизации регулирует длительность или частоту повторения импульсов так, чтобы выходное напряжение оставалось неизменным. Например, при возрастании выходного напряжения длительность импульсов уменьшается.

Учитывая, что импульсные стабилизаторы создают помехи, они требуют хорошей фильтрации напряжения на входе и выходе.

Автор: В.Поляков

Обсудить на форуме