Импульсный стабилизатор – коммутационная схема, работающая в замкнутом контуре и регулирующая выходные параметры ЙП.
В радиотехнике широко используются в основном только два типа стабилизаторов: линейные и импульсные. Линейные стабилизаторы действуют по принципу резистора – ограничивают протекающий через ключевой элемент (транзистор) ток так, чтобы напряжение (или ток) в нагрузке оставалось постоянным.
При этом часть полезной мощности теряется (выделяется в виде тепла на регулирующем транзисторе). В некоторых случаях эта часть может быть весьма значительной, например при входном напряжении 10 В и выходном 2,5 В, падение напряжения на транзисторе составляет 7,5 В, то есть 75% энергии источника питания тратятся на паразитный разогрев транзистора и только 25% выполняют полезную работу.
Еще хуже (относительно КПД) обстоит дело с регулируемыми источниками питания – когда для большего диапазона изменения выходного напряжения разработчик пытается неоправданно увеличить входное напряжение. В таких случаях при минимальном выходном напряжении КПД источника питания может снижаться до единиц процента.
Этого недостатка лишены импульсные стабилизаторы (далее – «импульсники»), способные трансформировать напряжение в ток и наоборот.
Поэтому КПД «имульсника» независимо от величины входного/ выходного напряжения практически постоянен и составляет, в зависимости от схемы и используемых комплектующих, до 80…90%. Благодаря столь высокому КПД облегчается тепловой режим устройства – его компоненты практически не перегреваются, и там, где раньше приходилось использовать громоздкие радиаторы-теплоот- воды и «поющие» вентиляторы-кулеры, удается обойтись одной маленькой пластинкой или вообще «голым» корпусом транзистора. Также уменьшается потребляемый устройством ток, что очень важно при автономном режиме работы.
При входном напряжении 10 В и выходном 2,5 В потребляемый от источника питания ток будет в 4 раза меньше выходного тока (если быть точнее, в 3,5…3,8 раза – ведь КПД чуть ниже 100%). При этом «лишние» 7,5 В трансформируются в дополнительный ток – в полном соответствии с законом сохранения энергии. А вот у линейного стабилизатора потребляемый ток всегда чуть больше тока нагрузки.
Чем выше рабочая частота преобразователя, тем меньших размеров могут быть его самые габаритные детали – катушка индуктивности (дроссель или трансформатор) и фильтрующие конденсаторы. За один такт сердечник дросселя или трансформатора может запасти небольшую часть энергии определенной величины, и размер этой части не зависит от рабочей частоты.
К примеру, повысив рабочую частоту в 10 раз, можно за то же время передать в нагрузку в 10 раз большую мощность, при том же размере катушки и сердечника.
Поэтому если обычный трансформатор 50 Гц и мощностью 270 Вт (к примеру, ТС-270) весит более 5 кг и имеет размер с 3-литровую банку, то импульсный трансформатор мощностью 300 Вт, работающий на частоте 30 кГц, выгодно отличается размером в 3…4 спичечных коробка.
К сожалению, частоту нельзя повышать бесконечно. Для большинства недорогих ключевых транзисторов максимальная рабочая частота не превышает 100…300 кГц, также у недорогих ферритовых сердечников на частотах выше 30… 100 кГц сильно увеличиваются потери из-за вихревых токов внутри сердечника. Поэтому оптимальная рабочая частота для импульсника – 30…50 кГц: она достаточно высока для того, чтобы человек не слышал писка его работы (максимальная слышимая частота – около 20 кГц), в то же время потери на. такой частоте еще достаточно малы.
- Предыдущая запись: СН с выходным напряжением, регулируемым от 0 до 10В
- Следующая запись: МОСТОВОЙ УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛА C КОМПЕНСАЦИЕЙ ШУМА
- Чем отличается ток от напряжения? (2)
- Связь тока и напряжения (0)
- ОХРАННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ МОТОЦИКЛА (0)
- ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО РАДИОПРИЕМНИКА (0)
- УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ АККУМУЛЯТОРОВ (0)
- ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТИЙ-НОННОГО ЭЛЕМЕНТА КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА (0)
- ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ ЛИТИЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (0)