Коммутатор лучше, чем реостат

June 1, 2010 by admin Комментировать »

при диссипативной (рассеивающей мощность) стабилизации напряжения или тока часть мощности сознательно рассеивается. На рассеивающий элемент, часто мощный транзистор, возложена задача «поглощения» из­быточной мощности, и это естественно вызывает необходимость в отво­де тепла. Не важно, насколько сложна схема управления в таком источ­нике питания, фактом, однако, остается то, что элемент, рассеивающий мощность, работает как реостат, то есть имеет место относи^тельно гру­бый метод управления мощностью.

В ИИП рассеивающий элемент заменен коммутирующим устрой­ством. Регулировка или стабилизация мощности достигается изменени­ем длительности рабочего цикла или частоты работы коммутатора, а не изменением сопротивления. Конечно, здесь Вы вправе задать вопрос, чем же замечателен этот метод, учитывая, что он очевидно должен быть намного сложнее. Ответ состоит в том, что в идеальном коммутаторе отсутствует поглощение или рассеяние мощности, она или полностью поступает в нагрузку или полностью отключена, без промежуточного со­стояния проводимости коммутатора, при котором рассеивается мощ­ность. В результате общий к.п.д. ИИП обычно выше, причем намного выше, чем у обычных диссипативных источников питания. Этот фактор

при выборе источника питания становится определяющим в пользу ИИП, так как дает существенные преимущества в габаритах, весе, со­хранении энергии и температурном режиме. Когда эти преимущества рассматриваются в связи с требованиями к системе в целом, они часто дают существенную экономическую выгоду, особенно при больших уровнях мощности.

ИИП обладают рядом преимуществ. Но чтобы они были более на­глядными, такой источник питания всегда должен сравниваться с не им­пульсным, линейным источником питания, имеющим примерно ту же мощность. Такое сравнение показывает, что ИИП имеет некоторые присущие ему преимущества в отношении рассеиваемой мощности, ко­торые сводятся к следующему:

— более высокий к.п.д.;

— более низкая рабочая температура и облегченная задача отвода тепла;

— более компактное исполнение;

— малый вес;

~ широкий диапазон изменения входного напряжения;

— лучшая способность «работать по инерции» при кратковременных сбоях в сети переменного тока.

Эти преимущества являются основными достоинствами импульсного метода. Другие параметры и характеристики (такие как стоимость, на­дежность и пульсации выходного напряжения) мы обсудим ниже. Но, как можно предположить, присутствуют и некоторые недостатки. ИИП, так­же как другие схемы и системы, демонстрирует прекрасные свойства в одной области за счет недостаточно хорошей работы в других областях. Не должно быть никакого заблуждения по поводу того, что ИИП может представлять собой панацею от всех бед в электронике. Однако справед­ливо, что достоинства часто компенсируют его недостатки, и это приво­дит к замене диссипативного источника питания импульсным во все большем числе приложений. Теоретическая возможность построения ИПП существует давно, но первоначально не могла быть реализована на практике. То, что теперь реализация стала возможной вы^звано соче­танием следующих факторов: достижения полупроводниковой техноло­гии, улучшенные компоненты и прогресс схемотехники. Данные, пред­ставленные в Таблице 6.1, не всеобъемлющие, но дают начальные сведения для сравнения линейных и импульсных источников питания.

Таблица 6.1. Обобщенное сравнение импульсных и линейных схем стабилизаторов постоянного напряжения

Параметр

Импульсные стабилизаторы

Линейные стабилизаторы

К.П.Д.

Повышение температуры

С^г 65 % до 85 % общий. Легко достичь не выше от 20Х до 40Х

Ог 25 % до 50 % общий. Часто досгагает от 50*0 до lOCC; сильно зависит от способа отвода тепла.

Таблица 6.1. Продолжение.

Параметр

Импульсные стабилизаторы

Линейные стабилизаторы

Пульсации

Обычно полный размах составляет от 20 до 50 мВ. Меньшие пульсации обычно трудно достичь.

Легко получить полный размах 5 мВ, дороже стоит получить более низкие значения пульсаций.

Суммарный

коэффициент

стабилизация

Плотность мощности

0.3 % — типичное значение. Получить стабилизацию лучше обычно трудно.

От 2.5 до 4 — 5 Вт на кубический дюйм для 20 до 50 кГц. При повышении частоты переключения может доходить до 75 Ватт на кубический дюйм.

0.1 % типичное значение, а более точная стабилизация стоит дороже.

От 0.3 до 1.0 Вт на кубический дюйм. Очень сильно зависит от уровня мощности, величины входного напряжения и способа отвода тепла.

Защита от импульсных переходных процессов в сети

Очень хорошая, часто выше 60 dB.

Обычно ниже, чем у импульс­ных стабилизаторов. Помехи в сети часто попадают в нагрузку.

Электро­магнитные излз^ения

Могут бьггь значительны. Требуется экранировка, подавление и фильтрация.

Меньшая вероятность иметь неблагоприятные эффекты.

Трансформатор

Некоторые варианты могут обходиться совсем без громоздкого трансформатора рассчитанного на частоту 60 Гц

Большой и дорогой трансформатор для работы на частоте 60 Гц

Надежность

Большее число компонент, но последние разработки используют интегральные схемы. Надежность повышается при использовании принудительного охлаждения.

Более высокая рабочая температура часто ухудшает надежность.

/

Стоимость

Стоимость резко уменьшается с повышением частоты переключений. Существует общая тенденция снижения стоимости при использовании новых приборов. Стоимость по сравнению со стоимостью линейных стабилизаторов снижается и сейчас они примерно равны при мощности около 20 ватт

Маломощные линейные стабилизаторы имеют преиму­щество в стоимости. Однако с зл1етом всех факторов при рассмотрении системы в целом, более значимыми в смысле стоимости становятся другие факторы. 60-герцные трансформаторы и система охлаждения могут повысить стоимость всей системы.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты