Импульсные источники электропитания

Классические источники постоянного напряжения с линейными стабилизаторами обладают плохими К.П.Д. и массогабаритными показателями. В этом отношении более предпочтительны импульсные источники постоянного напряжения. За счет использования ключевых режимов силовых транзисторов стабилизатора К.П.Д. оказывается высоким, уменьшаются или полностью исключаются охлаждающие радиаторы. За счет исключения силового трансформатора, работающего на низкой частоте 50 Гц, резко улучшаются массогабаритные характеристики. Используемый высокочастотный трансформатор или дроссель имеют неизмеримо малые габариты и массу, чем низкочастотный силовой трансформатор.

Кроме того, импульсные источники питания имеют значительно большее время удержания выходного напряжения при внезапном отключении питания. Это обусловлено наличием в силовой цепи конденсаторов большой емкости.

В то же время импульсные источники питания обладают большей пульсацией выходного напряжения и являются источниками высокочастотных электромагнитных помех.

На рис.3.47. приведена функциональная схема импульсного источника питания. В состав источника входят: сетевой выпрямитель с емкостным фильтром; высокочастотный преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор); выходной высокочастотный выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром; устройство управления инвертором. Инвертор совместно с устройством управления образует импульсный преобразователь. Чаще всего применяется трансформаторный высокочастотный импульсный преобразователь. Устройство на рис.3.47. работает следующим образом. Сетевое напряжение выпрямляется силовым выпрямителем. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором большой емкости – сотни микрофарад. Емкость этого конденсатора обеспечивает время удержания в нужных пределах, обычно (30-100) мс.

Импульсный преобразователь преобразует выпрямленное напряжение в последовательность прямоугольных импульсов частотой от 20 до 200 кГц. С увеличением частоты преобразования увеличивается удельная мощность, но растут потери энергии и снижается К.П.Д.. С выхода преобразователя напряжение поступает на выпрямитель, собранный на высокочастотных выпрямительных диодах. Пульсации сглаживаются выходным сглаживающим фильтром. Устройство управления обеспечивает регулирование величины и стабилизацию выходного напряжения за счет широтно-импульсного управления.

К.П.Д. импульсных источников питания достигает 80%, тогда как К.П.Д. линейных источников питания не достигает и 50%.

Удельная мощность импульсных источников питания в 5…8 раз, а время удержания выходного напряжения в 10 раз больше, чем в линейных.