Принцип работы импульсного источника питания

Основное преимущество импульсные источники питания по сравнению с линейными (некоммутационными) заключается в том, что преобразование мощности может осуществляться с высоким КПД и в малом форм-факторе. Это связано с тем, что рассеиваемая мощность в переключающем транзисторе минимальна. Это, в свою очередь, обеспечивает более высокий выходной ток при более низких напряжениях, чем линейные стабилизаторы.

Помимо более высокой энергоэффективности, импульсные источники питания более устойчивы к изменениям входного напряжения, чем их линейные аналоги. Это связано с тем, что они имеют возможность повышать или понижать выходное напряжение, чтобы регулировать выходной ток в соответствии с требованиями нагрузки.

Эти материалы используются для бытовой техники, такой как компьютеры и телевизоры, но их также можно найти в промышленных условиях. В промышленных условиях они используются для распределения большой мощности при низком напряжении постоянного тока, а отдельные элементы оборудования могут иметь импульсные преобразователи для преобразования между различными напряжениями.

Процесс преобразования переменного тока в постоянный начинается с входного сигнала переменного тока, который выпрямляется и фильтруется. Он передается на центральную коммутационную секцию источника питания, которая, в свою очередь, передает выходной сигнал в схему управления. Затем схема управления подает на выход желаемое напряжение.

Затем это напряжение регулируется переключающим элементом с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Процесс ШИМ создает некоторый высокочастотный шум, но позволяет импульсным источникам питания быть высокоэффективными и иметь небольшие размеры.

Еще одним ключевым преимуществом импульсных источников питания является то, что они могут быть спроектированы в соответствии с нормами по гармоникам. Это связано с тем, что они могут использовать дополнительную схему для фильтрации этих нежелательных гармоник.

Типичным примером является повышающе-понижающий преобразователь. Это простой тип неизолированного преобразователя, в котором используется один индуктор и один активный переключатель.

Его можно повышать или понижать для получения требуемого выходного напряжения путем изменения рабочего цикла переключающих транзисторов. Этот тип преобразователя легче интегрировать, чем трансформатор, поскольку требуется только один индуктор, и он может понижать напряжение до гораздо более высокой степени эффективности, чем трансформатор.

Эти преобразователи можно дополнительно оптимизировать для повышения их эффективности за счет уменьшения сопротивления переключающих транзисторов в открытом состоянии и использования схемы активной коррекции коэффициента мощности. Самые современные импульсные источники питания могут иметь КПД до 96%.

Кроме того, импульсные источники питания могут быть спроектированы так, чтобы лучше справляться с изменениями температуры, чем их линейные аналоги. Это связано с тем, что скин-эффектом (величиной сопротивления, вызванной изменениями площади поверхности проводника) можно пренебречь на низких частотах, но он может вызвать большие потери энергии на высоких частотах.

Это означает, что блоки питания с хорошей конструкцией будут способны регулировать напряжение, не вызывая существенных искажений при любой нагрузке. Они также будут иметь схемы безопасности, гарантирующие, что на выходное напряжение не влияют условия перегрузки или другие факторы окружающей среды.