Схема, принцип експлуатації імпульсного джерела живлення

Будь -яке джерело живлення - це пристрій, який забезпечує утворення вторинної потужності за допомогою додаткових електричних компонентів. Простіше кажучи, блок живлення служить для перетворення напруги з одного виду в інший, за номіналом чи іншими характеристиками. Є два великих класів таких перетворювачів:

• Аналогові трансформатори, що використовують напругу для перетворення напруги;
• одиниці живлення (інвертори) імпульсного типу.

Перший тип відомий протягом тривалого часу, незважаючи на постійне вдосконалення, блоки живлення трансформаторів мають ряд обмежень, які подолані імпульсними пристроями. Принцип роботи різні, відмінності є основними, але багато хто не бачать різниці між трансформатором та імпульсними перетворювачами. Ми спробуємо уточнити це питання, розглядаючи принцип роботи, переваги та недоліків, а також сферу використання імпульсних мереж. І, звичайно, ми торкнемося основних відмінностей від блоків живлення.

Що це таке

Спрощений трансформатор BP може бути представлений у вигляді ланцюга, що складається з самого трансформатора, випрямляча, фільтра для згладжування параметрів вихідної напруги та стабілізатора. Такі пристрої мають досить просту схему, недорогі та забезпечують низький рівень вихідних перешкод.

Але вони мають серйозні конструктивні недоліки - велика вага та низька ефективність. Значна частина енергії перетворюється на тепло, тому проблема перегріву для таких пристроїв, особливо потужних, є однією з найбільш актуальних.

Принцип експлуатації імпульсного живлення для початківців також можна пояснити досить просто: він також заснований на використанні трансформатора, але він працює на дуже високих частотах, близько 1-100 кГц і має значно менші розміри та маса. Це, у свою чергу, робить завдання зняти тепло легко здійсненним. Функція фільтрації/стабілізації вихідної напруги спрощується, оскільки для цього завдання використовуються конденсатори з низькою ємністю.

Але інверторні силові кайдани також мають недоліки - складна схема, чутливість до електромагнітних перешкод. Що стосується витрат, то це цілком порівняно з пристроями трансформаторів.

Принцип експлуатації імпульсного (інвертора) блоку живлення

Тепер давайте розглянемо, як працює імпульсне живлення, на напівпрофесійному рівні.

Основна функціональність пристрою полягає в тому. Це саме основна відмінність від типу трансформатора PSU. У пристроях інвертора вихідна напруга безпосередньо впливає на функціонування блоку через зворотній зв'язок. Використовуючи характеристики імпульсів, можна більш точно регулювати стабілізацію вихідної напруги, струму та інших параметрів. Насправді імпульсне джерело живлення може використовуватися як стабілізатор, напруга та струм. У цьому випадку полярність та кількість вихідних характеристик можуть сильно відрізнятися, залежно від конкретної конструкції ДБЖ.

Ми описуємо принцип дії імпульсу ВР схематично.

Перший блок пристрою, випрямляч, внутрішня напруга постачається зі значенням 220 В, на трансформаторі амплітуда напруги згладжується, для якого відповідальний фільтр на основі ємнісного типу ємнісного типу конденсатора. Наступним етапом є випрямлення синусоїдного сигналу за допомогою діодного мосту. Після цього синусоїдна напруга перетворюється в імпульси високої частоти, тоді як принцип гальванічного відділення напруги живлення може використовуватися.

Якщо присутній такий гальванічний розлучення, високі часові сигнали відповідно до принципу зворотного зв'язку знову надсилаються трансформатору, який використовує їх для здійснення гальванічної розв'язки. Для підвищення ефективності трансформатора використовується така методика, як збільшення його робочої частоти.

Принцип зворотного зв'язку інвертора реалізується через взаємодію 3 основних ланцюгів:

• Контролер SHIM відповідає за модуляцію входу на широкий модуль;
• Другий елемент -це каскад потужних клавіш, включаючи транзистори, зібрані за спеціальними схемами (діаграма з середньою точкою -пульскою, мостом або наполовину -силою);
• Третій ланцюг - це насправді імпульсний трансформатор.

Різновиди імпульсного живлення

За великим рахунком, класифікація ДБЖ може включати багато схем, але ми розглянемо лише два з них:

• Імпульсні пристрої Testransformer;
• Трансформаторні UPS.

Ми вже розглянули, чим імпульсний інвертор відрізняється від звичайного трансформатора живлення. Тепер ви можете поговорити про відмінності між цими двома різновидами імпульсних перетворювачів.

У Taeman колишніх ДБЖ, високочастотні імпульси слідують за вихідним випрямлячем, а потім - до клемної компонента, гладкого фільтра. Основна перевага такої схеми - це простота дизайну. Велика роль відіграє генератор з широким пульсами, який є спеціалізованою мікроциркою.

Основним недоліком таких пристроїв є відсутність гальванічної розв'язки, тобто відгуки від ланцюга поставок. З цієї причини рівень безпеки колишніх блоків Taurus не такий високий - існує небезпека електричного удару високої частоти. Тому джерела живлення такого типу виготовляються в низькій потужності.

Трансформаторні блоки частіше зустрічаються. Існує гальванічне розлучення: Імпульси високої частоти подаються до блоку трансформатора, до первинної обмотки, тоді як кількість вторинних обмоток необмежена. Іншими словами, вихідних напружень може бути багато напруг, тоді як кожна вторинна обмотка містить власну пару випрямляча - фільтр. Немає скарг на ефективність такого імпульсного джерела живлення, рівень безпеки високий. Не випадково цей тип використовується в комп’ютерах. Тут, щоб подати сигнал трансформатору відповідно до гальванічної розв'язки, використовується напруга 5/12 V, оскільки рівень точності та стабільності для роботи компонентів ПК вимагає дуже високого.

Серед основних відмінностей у джерелі живлення імпульсу та класичним трансформатором є використання високочастотних імпульсів замість стандартних 50 Гц. Це рішення дозволило використовувати феромагнітні сплави замість електричних сортів заліза. Вони мають високу примусову силу, яка надала можливість неодноразово зменшити вагу та розмір частини трансформатора та весь пристрій.

Використання інверторних схем значно спростило завдання перетворення напруги та струму, хоча схематично набагато складніше, ніж аналоги трансформатора.

Схема IBP

Поміркуйте, як не влаштовується найскладніший джерело живлення імпульсу в найбільш поширеній конфігурації:

• переміщення фільтра;
• діодний випрямляч;
• згладжування фільтра;
• Шип;
• Блок силових ключових транзисторів;
• високоподільний трансформатор;
• випрямлячі;
• Групові/індивідуальні фільтри.

Зона відповідальності фільтра перешкод включає функцію втручання фільтрації, джерелом зовнішності якого є самий джерело живлення. Справа в тому, що використання потужних напівпровідникових компонентів часто призводить до утворення коротких термінів, що спостерігаються у великому діапазоні частот. Щоб зменшити їх вплив на вихідний сигнал, використовуються ланцюги спеціальних прохідних конденсаторів, які служать фільтром для таких імпульсів.

Метою діода випрямляча є перетворення змінної напруги на вході блоку в постійну на виході. Паразитичні пульсації паразитарні вирівнюють фільтр, встановлений схемою.

Якщо пристрій імпульсного блоку включає постійний перетворювач напруги, випрямляч і ланцюг фільтрів будуть зайвими, оскільки вхідний сигнал буде згладжений у розділі фільтра інтерпретації.

Перетворювач широкого - Mulse (він також називається модулятором) - найскладніша частина пристрою. Він виконує кілька функцій:

• генерує високі частки імпульси (від вбивці до сотень кГц);
• На основі параметрів сигналу зворотного зв'язку він регулює характеристики імпульсної послідовності на виході;
• захищає схему від перевантаження.

За допомогою ШІМ імпульси подаються ключовими транзисторами великої потужності, найчастіше зроблені відповідно до мосту/напівхвилинних схем. Висновки ключових транзисторів надходять на первинну обмотку блоку трансформатора. Як елементарна основа, транзистори типу MOSFET або IGBT, що відрізняються від біполярних аналогів, дещо знижена напруга на перехідному розділі, а також більш високої швидкості. Це дозволило зменшити параметр дисперсної потужності з однаковими розмірами.

Що стосується принципу роботи імпульсного трансформатора, він використовує той самий метод трансформації, що і класичний трансформатор ВР. Єдина, але важлива різниця - вона працює на набагато більш високих частотах. Це дозволило значно зменшити масу та розмір блоку при одній вихідній потужності.

Від вторинної обмотки трансформатора (ми нагадуємо, що може бути кілька) імпульс входить у випрямлячі вихідні. На відміну від аналога на вході блоку, тут діоди повинні забезпечити роботу на високих частотах. Найкращі дрододи впораються з такою роботою. Вони розташовані таким чином, що вони забезпечують невелику ємність переходу P-N і, відповідно, невелике падіння напруги з високим показником робочої частоти.

Останній елемент ланцюга, вихідний фільтр, згладжує пульсацію випрямленої напруги, що вводить вхід. Оскільки це високочастотні імпульси, не потрібно використовувати конденсатори та котушки великої потужності.

Обсяг ДБЖ

Епоха класичного трансформатора ПСУ переходить у небуття. Імпульсні перетворювачі на основі напівпровідникових стабілізаторів скрізь витісняють їх скрізь, оскільки при однаковій вихідній потужності характеризуються значно менші ваги, вони є більш надійними, ніж аналогові опоненти і мають значно більшу ефективність, що дозволяє зменшити термічні втрати. Нарешті, UPS може функціонувати з вхідною напругою в широкому діапазоні значень. Імпульсний блок такого ж розміру, що і трансформатор, має багато разів більше потужності.

В даний час в районах, що потребують перетворення змінної напруги в постійну, використовуються майже лише імпульсні інвертори, тоді як вони можуть забезпечити збільшення напруги, що недоступне для класичних аналогових блоків. Ще одна перевага ДБЖ - це можливість забезпечити зміну полярності вихідної напруги. Робота на високих частотах полегшує функцію стабілізації/фільтрації вихідних імпульсів.

Маленькі інвертори, побудовані на спеціалізованих мікрокуробах, є основою зарядних пристроїв різного роду мобільних гаджетів, і їх надійність така, що термін служби значно перевищує ресурс мобільних пристроїв. Ми вже згадували одиниці живлення комп'ютера. Зауважимо, що принцип роботи ДБЖ використовується в 12-вольтових драйверах світлодіодного джерела живлення.

Чи допомогла ця стаття вам розібратися, який принцип експлуатації пульсу живлення досі досі? Якщо щось залишається незрозумілим або ви просто хочете подякувати за інформацію, ми чекаємо на вас у коментарях.