Цепи источника питания

Существует три основных типа источников питания: нерегулируемые (также называется грубой силой ), линейно регулируемый и переключение . Четвертый тип цепей питания, называемый регулировкой пульсаций , представляет собой гибрид методов «грубой силы» и «переключения» и заслуживает отдельного раздела.

Нерегулируемый

Нерегулируемый источник питания - самый примитивный тип, состоящий из трансформатора , выпрямитель и фильтр нижних частот . Эти источники питания обычно демонстрируют большое количество пульсаций напряжения (то есть быстро меняющуюся нестабильность) и другие «шумы» переменного тока, накладываемые на мощность постоянного тока. Если входное напряжение изменяется, выходное напряжение будет изменяться пропорционально. Преимущество нерегулируемых поставок в том, что они дешевы, просты и эффективны.

Линейно-регулируемый

Линейный регулируемый источник питания - это просто «грубый» (нерегулируемый) источник питания, за которым следует транзисторная схема, работающая в «активном» или «линейном» режиме, отсюда и название линейный регулятор. (В ретроспективе это очевидно, не так ли?) Типичный линейный регулятор предназначен для вывода фиксированного напряжения для широкого диапазона входных напряжений, и он просто сбрасывает любое избыточное входное напряжение, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение для нагрузки. Это чрезмерное падение напряжения приводит к значительному рассеиванию мощности в виде тепла. Если входное напряжение станет слишком низким, транзисторная схема потеряет стабилизацию, что означает, что она не сможет поддерживать постоянное напряжение. Он может только снизить избыточное напряжение, но не восполнить недостаток напряжения в цепи грубой силы. Следовательно, вы должны поддерживать входное напряжение как минимум на 1–3 вольт выше желаемого выходного напряжения, в зависимости от типа регулятора. Это означает, что мощность эквивалентна минимум От 1 до 3 вольт, умноженных на ток полной нагрузки, будут рассеиваться схемой регулятора, выделяя много тепла. Это делает источники питания с линейной регулировкой неэффективными. Кроме того, чтобы избавиться от всего этого тепла, им приходится использовать большие радиаторы, которые делают их большими, тяжелыми и дорогими.

Переключение

Импульсный регулируемый источник питания («Switcher») - это попытка реализовать преимущества схем с прямым и линейным регулированием (небольшие, эффективные и дешевые, но также «чистые» и стабильные выходные напряжения). Импульсные источники питания работают по принципу выпрямления входящего напряжения сети переменного тока в постоянное, преобразования его в высокочастотный прямоугольный переменный ток через транзисторы, работающие как переключатели включения / выключения, повышая или понижая это напряжение переменного тока с помощью легкого веса. трансформатор, затем выпрямляет выход переменного тока трансформатора в постоянный ток и фильтрует его для конечного выхода. Регулировка напряжения достигается путем изменения «рабочего цикла» инверсии постоянного тока в переменный на первичной стороне трансформатора. Помимо меньшего веса из-за меньшего размера сердечника трансформатора, коммутаторы имеют еще одно огромное преимущество перед двумя предыдущими конструкциями:этот тип источника питания может быть сделан настолько независимым от входного напряжения, что может работать в любой электроэнергетической системе мира; они называются «универсальными» источниками питания. Обратной стороной коммутаторов является то, что они более сложны и из-за своей работы имеют тенденцию генерировать много высокочастотных «шумов» переменного тока в линии электропередачи. У большинства коммутаторов также есть значительная пульсация напряжения на выходах. У более дешевых типов этот шум и пульсации могут быть такими же сильными, как и для нерегулируемого источника питания; Такие бюджетные коммутаторы не бесполезны, потому что они по-прежнему обеспечивают стабильное среднее выходное напряжение, и есть «универсальные» входные возможности. Дорогие переключатели не имеют пульсаций и имеют почти такой же низкий уровень шума, как и некоторые линейные переключатели; эти переключатели обычно столь же дороги, как и линейные источники питания. Причина использования дорогого коммутатора вместо хорошего линейного в том, что вам нужна универсальная совместимость с энергосистемой или высокая эффективность. Высокая эффективность, легкий вес и небольшие размеры - вот причины, по которым импульсные источники питания почти повсеместно используются для питания цифровых компьютерных схем.

Регулируемая пульсация

Источник питания с пульсационным регулированием является альтернативой линейно регулируемой проектной схеме:источник питания «грубой силы» (трансформатор, выпрямитель, фильтр) составляет «входной конец» схемы, а транзистор работает строго в режиме включения / выключения. В режимах (насыщение / отсечка) мощность постоянного тока передается на большой конденсатор по мере необходимости для поддержания выходного напряжения между высокой и низкой уставкой. Как и в переключателях, транзистор в стабилизаторе пульсаций никогда не пропускает ток, находясь в «активном» или «линейном» режиме в течение значительного промежутка времени, что означает, что очень мало энергии будет потрачено впустую в виде тепла. Однако самым большим недостатком этой схемы регулирования является необходимое присутствие некоторой пульсации напряжения на выходе, поскольку напряжение постоянного тока изменяется между двумя уставками управления напряжением. Кроме того, частота пульсаций напряжения изменяется в зависимости от тока нагрузки, что затрудняет окончательную фильтрацию постоянного тока. Цепи стабилизатора пульсаций, как правило, немного проще схемы переключателя, и им не нужно обрабатывать высокие напряжения в линии питания, с которыми должны работать переключающие транзисторы, что делает их более безопасными в эксплуатации.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица регулируемых источников энергии