В большинстве современных электронных устройств аналоговые блоки питания (трансформаторы) практически не используются, их заменили импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабые стороны этих устройств. Также поговорим о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем пример простой реализации, которую можно собрать своими руками.
Импульсные устройства
Как видно из структурной схемы, представленной на рисунке 3, принцип работы этих устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.
Рассмотрим алгоритм такого источника:
Питание подается на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, в результате работы.
Далее в работу вступают блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача формировать высокочастотные сигналы прямоугольной формы. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
Следующий блок — ТИ, он необходим для автоматического режима генератора, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а так же зарядки. Также задачей ИТ является обеспечение гальванической развязки между высоковольтными и низковольтными цепями.
В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства выполнен из ферримагнитных материалов, что способствует надежной передаче ВЧ-сигналов, которые могут находиться в диапазоне от 20 до 100 кГц. Характерной особенностью ТИ является то, что при его подключении необходимо включить начало и конец обмоток. Небольшие габариты этого устройства позволяют изготавливать устройства миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную трубку (ПРА) светодиода или энергосберегающей лампы.
Пример миниатюрного импульсного блока питания
Далее в работу вступает выходной выпрямитель, так как он работает с высокочастотным напряжением, в процессе требуются быстродействующие полупроводниковые элементы, поэтому для этой цели используются диоды Шоттки.
На заключительном этапе выполняется сглаживание на выгодном фильтре, после чего на нагрузку подается напряжение.
Сильные и слабые стороны источников драйва
Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то последние будут иметь следующие преимущества:
Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и элементов управления, требующих отвода тепла через большие радиаторы. За счет использования технологии преобразования высокочастотного сигнала можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньшего размера.
Более высокий КПД, так как основные потери обусловлены только переходными процессами, в то время как в аналоговых схемах постоянно теряется много энергии при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
Меньшая стоимость за счет использования менее мощных полупроводниковых элементов.
Более широкий диапазон входного напряжения. Этот тип оборудования не требует частоты и амплитуды, поэтому допускается подключение к сетям различных стандартов.
Наличие надежной защиты от короткого замыкания, перегрузки и других аварийных ситуаций.
К недостаткам буст-технологии относятся:
Наличие ВЧ помех, это следствие работы ВЧ преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, их работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на использование устройств этого типа в высокоточной аппаратуре.
Особые требования к нагрузке не должны снижаться или увеличиваться. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики выходного напряжения начнут существенно отличаться от стандартных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предвидят такие ситуации и устанавливают на свою продукцию адекватную защиту.
Источник: asutrr.ru