Устройство, недостатки и преимущества стабилизированного блока питания
Стабилизированный (импульсный) блок питания – это инверторная система, в которой входное переменное напряжение сначала выпрямляется, а затем преобразуется в импульсы высокой частоты и установленной скважности, подающиеся, как правило, на импульсный трансформатор.
Скважность – это характеристика импульсной системы, которая определяется отношением периода следования импульса к его длительности.
Схема работы импульсного источника питания изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема работы импульсного источника питания. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Выходное напряжение импульсного блока питания стабилизировано, что достигается за счет отрицательной обратной связи, что в свою очередь позволяет удерживать выходное напряжение на одном уровне, даже в случае изменения входного напряжения и нагрузочной мощности на выходе блока. Такая связь может быть реализована при помощи одной из дополнительных обмоток в импульсном трансформаторе, или же при помощи оптрона, который подключается к выходным цепям источника питания. Применение оптрона или одной из обмоток трансформатора позволяет реализовать гальваническую развязку от сети переменного напряжения. К основным преимуществам стабилизированных блоков питания относятся:
- Большое количество компонентных решений.
- Небольшой вес конструкции.
- Большой диапазон напряжений питания.
- Относительно небольшие размеры.
- Высокий уровень стабильности работы.
- Высокий коэффициент полезного действия.
- Низкая себестоимость.
- Большая мощность.
К основным недостаткам стабилизированных блоков питания относится то, что данные блоки являются источниками помех, что обусловлено принципом работы схемы преобразователя. Для частичного устранения такого недостатка используется экранировка схемы. В настоящее время импульсные блоки питания являются составляющими различных видов современной бытовой техники (компьютеры, телевизоры, мониторы). Для того, чтобы исключить сквозные токи через выходные транзисторы в некоторых импульсных источниках питания используются специальные формы импульсов – биполярные импульсы прямоугольной формы, которые имеют между собой промежуток во времени. Продолжительность такого промежутка обязательно больше времени рассасывания неосновных носителей в базе выходных транзисторов. Для стабилизации выходного напряжения, при помощи обратной связи, изменяется ширина управляющих импульсов.
Важной составляющей импульсного источника питания является ограничитель пускового тока, который предназначен для уменьшения импульсного тока емкостей до безопасного уровня во входных цепях. Такой ограничитель устанавливается в разрыв цепи сразу после автомата. Корректор коэффициента мощности предназначен для уменьшения реактивности, которая потребляется блоком питания.
Характеристики стабилизированных блоков питания
К основным характеристикам стабилизированных блоков питания относятся:
- Диапазон входных напряжений. Чем больше данный показатель, тем выше уровень надежности работы устройства в случае повышенного или пониженного напряжения.
- Допустимое перенапряжение. Данная характеристика представляет собой значение кратковременного всплеска напряжения, при котором выходной ток равен номинальному току.
- Допустимый перерыв в питании. Время исчезновения входного тока не должно превышать 3 миллисекунд, при этом выходной ток будет равен номинальному.
- Предельный импульсный ток включения. В момент включения блока питания заряжаются емкости входного фильтра. При этом величина входного тока может быть больше номинальной в 3…4 раза. В том случае, когда ток при запуске установки превышает значение импульсного тока включения, рассчитанного для конкретной модели, используется ограничитель пускового тока. При его отсутствии периодически может срабатывать автоматический выключатель.
- Коэффициент мощности, представляющий собой отношение активной мощности к полной.
- Выходной номинальный ток. Данная характеристика является одной из самых важных.
- Коэффициент полезного действия. Данная характеристика влияет на выделение тепла, чем она выше, тем меньше блок питания выделяет тепла.
- Диапазон настройки уровня выходного напряжения. Настройка уровня выходного напряжения позволяет обеспечить электричеством оборудование с нестандартным питанием.
- Возможность параллельного включения. Такая возможность позволяет использовать «горячее» резервирование или сложение мощностей.
- Диапазон рабочих температур.
