Найпростіший імпульсний БЖ

Розглянемо блок-схему простого імпульсного блоку живлення, що лежить в основі всіх імпульсних блоків живлення.

Блок схема імпульсного блоку живлення.

Перший блок здійснює перетворення змінної напруги мережі в постійну. Такий перетворювач складається з діодного мосту, що випрямляє змінну напругу, і конденсатора, що згладжує пульсації випрямленої напруги. У цьому боці також знаходяться додаткові елементи: фільтри сіткової напруги від пульсацій генератора імпульсів і термістори для згладжування стрибка струму в момент включення. Однак цих елементів може не бути з метою заощадження на собівартості.

Наступний блок - генератор імпульсів, який генерує з певною частотою імпульси, що живлять первинну обмотку трансформатора. Частота генерації імпульсів різних блоків живлення різна та знаходиться в межах 30 - 200 кГц. Трансформатор здійснює головні функції блоку живлення: гальванічну розв'язку з мережею і зниження напруги до необхідних значень.

Змінну напругу, отриману від трансформатора, наступний блок перетворює у постійну напругу. Блок складається з діодів, що випрямляють напругу, та фільтра пульсацій. У цьому блоці фільтр пульсацій набагато складніше, ніж у першому блоці та складається з групи конденсаторів і дроселя. З метою заощадження виробники можуть встановлювати конденсатори малої ємності, а також дроселі з малою індуктивністю.

Перший імпульсний блок живлення являв собою двотактний або однотактний перетворювач. Двотактний означає, що процес генерації складається з двох частин. У такому перетворювачі по черзі відкриваються та закриваються два транзистори. Відповідно в однотактному перетворювачі один транзистор відкривається і закривається. Схеми двотактного та однотактного перетворювачів представлені нижче.

Принципова схема перетворювача.

Розглянемо елементи схеми докладніше:

• Х2 - роз’єм джерело живлення схеми.
• Х1 - роз’єм з якого знімається вихідна напруга.
• R1 - опір, що задає початковий невеликий зсув на витоках. Він необхіден для більш стабільного запуску процесу коливань у перетворювачі.
• R2 - опір, що обмежує струм бази на транзисторах, це необхідно для захисту транзисторів від згоряння.
• ТР1 - Трансформатор має три групи обмоток. Перша вихідна обмотка формує вихідну напругу. Друга обмотка слугує навантаженням для транзисторів. Третя формує керуючу напругу для транзисторів.

У початковий момент включення першої схеми транзистор трохи відкритий, тому що до бази через резистор R1 прикладена позитивна напруга. Через відкритий транзистор протікає струм, що також протікає і через II обмотку трансформатора. Струм, що протікає через обмотку, створює магнітне поле. Магнітне поле створює напругу в інших обмотках трансформатора. В наслідок на обмотці III створюється позитивна напруга, що ще більше відкриває транзистор. Процес відбувається доти, доки транзистор не потрапить у режим насичення. Режим насичення характеризується тим, що при збільшенні прикладеного керуючого струму до транзистора вихідний струм залишається незмінним.

Оскільки напруга в обмотках генерується тільки у випадку зміни магнітного поля, його зростання або падіння, то відсутність збільшення струму на виході транзистора, отже, обумовить зникнення ЕДС в обмотках II і III. Зникнення напруги в обмотці III призведе до зменшення ступеня відкриття транзистора. І вихідний струм транзистора зменшиться, отже, і магнітне поле буде зменшуватися. Зменшення магнітного поля обумовить створення напруги протилежної полярності. Негативна напруга в обмотці III почне ще більше закривати транзистор. Процес буде тривати доти, доки магнітне поле повністю не зникне. Коли магнітне поле зникне, негативна напруга в обмотці III теж зникне. Процес знову почне повторюватися.

Двотактний перетворювач працює по такому ж принципі, але відмінність в тому, що транзисторів два, і вони по черзі відкриваються та закриваються. Тобто коли один відкритий - інший закритий. Схема двотактного перетворювача має більшу перевагу, тому що використовує всю петлю гістерезису магнітного провідника трансформатора. Використання тільки однієї ділянки петлі гістерезису або намагнічування тільки в одному напрямку приводить до виникнення багатьох небажаних ефектів, які знижують ККД перетворювача та погіршують його характеристики. Тому в основному скрізь застосовується двотактна схема перетворювача з фазозмінюючим трансформатором. В схемах, де потрібна простота, малі габарити, і мала потужність все-таки використовується однотактна схема.