1. Что такое импульсный блок питания?
Импульсный источник питания — это тип источника питания, в котором используются современные силовые электронные технологии для управления соотношением времени включения и выключения для поддержания стабильного выходного напряжения. Импульсные источники питания обычно состоят из ИС управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и полевых МОП-транзисторов.
Импульсный источник питания относится к линейному источнику питания. Его входной терминал напрямую выпрямляет переменный ток в постоянный, а затем под действием высокочастотного колебательного контура трубка переключателя используется для управления включением и выключением тока для формирования высокочастотного импульсного тока. С помощью индукторов (высокочастотных трансформаторов) выдается стабильный низковольтный постоянный ток.
Так как размер магнитопровода трансформатора обратно пропорционален квадрату рабочей частоты импульсного источника питания, то чем выше частота, тем меньше сердечник. Таким образом, можно значительно уменьшить трансформатор, а также уменьшить вес и объем блока питания. А поскольку он напрямую управляет постоянным током, эффективность этого источника питания намного выше, чем у линейного источника питания. Это экономит энергию, поэтому люди предпочитают его. Но у него также есть недостатки, то есть схема сложная, техническое обслуживание сложное, а загрязнение цепи серьезное. Блок питания шумный и не подходит для некоторых малошумящих цепей.
2. Характеристики импульсного источника питания
Импульсные источники питания обычно состоят из ИС управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и полевых МОП-транзисторов. Благодаря развитию и инновациям в технологии силовой электроники, импульсный источник питания в настоящее время широко используется почти во всех электронных устройствах, в основном из-за его небольшого размера, легкого веса и высокой эффективности, и его важность очевидна.
Три, классификация импульсного источника питания
В зависимости от того, как переключающее устройство подключено к цепи, импульсный источник питания можно разделить на три категории: последовательный импульсный источник питания, параллельный импульсный источник питания и трансформаторный импульсный источник питания.
Среди них импульсный источник питания трансформаторного типа можно разделить на двухтактный, полумостовой, полномостовой и т. Д. По возбуждению трансформатора и фазе выходного напряжения его можно разделить на : прямой тип, обратный тип, тип одинарного возбуждения и тип двойного возбуждения.
В-четвертых, разница между импульсным источником питания и обычным источником питания.
Обычные источники питания обычно представляют собой линейные источники питания, а линейные источники питания относятся к источнику питания, в котором трубка регулятора работает в линейном состоянии. Однако в импульсном блоке питания все иначе. Переключающая трубка (в импульсном источнике питания мы обычно называем регулирующую трубку переключающей трубкой) работает в двух состояниях: сопротивление очень мало, а сопротивление очень высокое. большой.
Импульсный источник питания является относительно новым типом источника питания. Он имеет преимущества высокой эффективности, легкого веса, увеличения и уменьшения напряжения и высокой выходной мощности. Но поскольку схема работает в состоянии переключателя, шум относительно велик.
5. Примеры: понижающий импульсный источник питания.
Давайте кратко поговорим о принципе работы понижающего импульсного источника питания: схема состоит из переключателей (триодов или полевых ламп в реальной цепи), диодов свободного хода, индукторов накопления энергии, фильтрующих конденсаторов. , и т.д.
Когда переключатель замкнут, источник питания подает питание на нагрузку через переключатель и катушку индуктивности и сохраняет часть электрической энергии в катушке индуктивности и конденсаторе. Из-за собственной индуктивности катушки индуктивности ток увеличивается относительно медленно после включения переключателя, то есть выход не может сразу достичь значения напряжения источника питания.
Через определенный промежуток времени выключатель выключается. Из-за самоиндукции индуктора (более ярко можно считать, что ток в индукторе имеет инерционный эффект) ток в цепи останется неизменным, то есть продолжит течь слева направо. Этот ток проходит через нагрузку, возвращается от заземляющего провода, течет к аноду обратного диода, проходит через диод и возвращается к левому концу индуктора, образуя петлю.
Выходным напряжением можно управлять, контролируя время, когда переключатель замкнут и разомкнут (т.е. широтно-импульсная модуляция PWM). Если выходное напряжение определяется для управления временем включения и выключения, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, это достигает цели стабилизации напряжения.
Обычный источник питания и импульсный источник питания одинаковы тем, что все они имеют регуляторы напряжения, которые используют принцип обратной связи для регулирования напряжения. Разница в том, что в импульсных источниках питания для регулировки используются переключающие лампы, в то время как в обычных источниках питания для регулировки обычно используется площадь линейного усиления триода. Для сравнения, потребляемая мощность импульсного источника питания низкая, диапазон применения переменного напряжения широк, а коэффициент пульсации выходного постоянного тока лучше. Недостатком является импульсное переключение помех.
Основной принцип работы обычного полумостового импульсного источника питания заключается в том, что переключающие трубки верхнего моста и нижнего моста (переключающая трубка представляет собой VMOS при высокой частоте) включаются по очереди. Во-первых, ток протекает через переключающую трубку верхнего моста, а функция накопления индуктора используется для сбора электрической энергии. В катушке трубка переключателя верхнего моста окончательно отключается, а трубка переключателя нижнего моста включается. Катушка индуктивности и конденсатор продолжают подавать питание наружу. Затем выключите трубку переключателя нижнего моста, затем включите верхний мост, чтобы позволить току войти, и повторите так. Поскольку две переключающие лампы включаются и выключаются по очереди, это называется импульсным источником питания.
Линейный блок питания отличается. Поскольку нет вмешательства переключателя, водопроводная труба сливает воду. Если его слишком много, он вытечет. Это то, что мы часто видим, что некоторые трубки линейного регулятора питания выделяют много тепла. Вся неиссякаемая электрическая энергия превращается в тепловую. С этой точки зрения эффективность преобразования линейного источника питания очень низкая, а при сильном нагреве срок службы компонента неизбежно сокращается, что повлияет на конечный эффект использования.
Шесть. Основные отличия: методы работы
Трубка регулировки мощности линейного источника питания всегда работает в зоне усиления, и ток, протекающий через нее, непрерывен. Из-за больших потерь мощности на регулировочной трубке требуется большая регулировочная трубка мощности и устанавливается большой радиатор. Нагрев серьезный, а эффективность очень низкая, обычно от 40% до 60% (следует сказать, что это очень линейный источник питания).
Метод работы линейного источника питания требует, чтобы устройство понижения напряжения переключалось с высокого напряжения на низкое. Как правило, это трансформатор, но есть и другие типы, такие как блоки питания KX, которые затем выпрямляются для получения постоянного напряжения. Таким образом, объем также большой, относительно тяжелый, с низким КПД и большим тепловыделением; но у него есть и преимущества: небольшая пульсация, хорошая скорость регулировки, небольшие внешние помехи, подходит для использования с аналоговыми схемами/различными усилителями и т.д.
Устройство питания импульсного блока питания работает в коммутационном состоянии. Когда напряжение регулируется, энергия временно сохраняется через катушку индуктивности, так что ее потери малы, эффективность высока, а требования к рассеиванию тепла низкие, но у нее есть трансформатор и индуктивность накопления энергии. Также более высокие требования предъявляются к материалам с низкими потерями и высокой проницаемостью. Его трансформатор - это всего лишь короткое слово. Общий КПД составляет от 80% до 98%. Импульсный источник питания имеет высокую эффективность, но небольшой размер, но по сравнению с линейным источником питания его пульсации и скорость регулировки напряжения и тока в определенной степени снижены.