Недостатки импульсников

October 27, 2010 by admin Комментировать »

Однако у импульсных стабилизаторов есть и недостатки, главнейший из которых кроется в самом принципе работы. Стабилизатор работает в импульсном режиме, на высокой частоте, поэтому он излучает мощные электромагнитные (и радиоволны), а также электрические (пульсации напряжения) помехи. Избавиться от них на современном этапе очень сложно; проще вообще отказаться от использования импульсников.

Поэтому целесообразно применять импульсные стабилизаторы только там, где устройства нагрузки потребляют значительный ток (более 10…20Вт), большая разница между входным и выходным напряжениями (минимум в 2…5 раз) и нагрузка сравнительно нечувствительна к помехам и пульсациям (заряжаемый аккумулятор, лампа накаливания, электромотор и др.). В остальных случаях, особенно если нужно работать со звуком, лучше использовать линейный стабилизатор.

Импульсный стабилизатор состоит из четырех частей: собственно схема управления, ключевой транзистор, дроссель (катушка индуктивности с ферритовым сердечником), конденсатор и обратно ходовый диод, в качестве которого для незначительного увеличения КПД (и значительного уменьшения нагрева его корпуса) можно использовать мощный транзистор. В зависимости от того, как соединены эти элементы, «импульсник» может повышать, понижать, а также инвертировать полярность напряжения.

Также широко известны трансформаторные импульсные преобразователи, но они менее распространены и используются в основном там, где необходима гальваническая развязка (блоки питания и зарядные устройства с питанием от сети переменного тока) или где нужно значительно (более чем в 3…10 раз) повысить напряжение.

Принцип действия катушки индуктивности аналогичен пружине. Пружину можно сжать – точно так же можно «закачать» энергию в катушку, причем количество запасаемой энергии зависит только от ее индуктивности (сердечника, количества и диаметра витков – от этого же зависит и «сила» пружины). Пружину можно сжать до некоторого предела, причем по мере сжатия сила, необходимая для дальнейшего сжатия, плавно увеличивается до максимума (ограничителя), и при дальнейшем сжатии (после физического состояния насыщения) можно повредить саму пружину (или свои пальцы). Так же действует катушка индуктивности: при подаче напряжения ее сопротивление плавно уменьшается от бесконечности до минимума, поэтому «закачиваемые» в нее импульсы должны быть относительно короткими, иначе может начаться насыщение, и ее индуктивное сопротивление уменьшится до активного сопротивления – сопротивления/постоянному току; обычно оно не превышает долей ома, и далее может перегореть обмотка катушки (или канал ключевого транзистора). Сразу после снятия воздействия на пружину она стремится распрямиться – причем скорость распрямления гораздо больше скорости сжатия.

Точно так же на катушке, после отключения ключевого транзистора, возникает ЭДС самоиндукции, и ее напряжение может быть гораздо больше напряжения питания (на этом свойстве основаны повышающие преобразователи напряжения).

Ну и третье свойство: пружина распрямляется в сторону, противоположную той, в которую ее сжимали. Так же и на катушке полярность напряжения становится противоположной (а на этом свойстве построены современные инверторы напряжения).

Катушка индуктивности (дроссель) – единственный прибор, который потребуется изготавливать самостоятельно. «Импульсники» работают на сравнительно низких частотах (десятки…сотни килогерц), поэтому их катушки содержат внутри себя магнитный сердечник. Обычно используются кольца или чашки из феррита, использовать сердечники из трансформаторных железных пластин нельзя – у такого дросселя будут слишком большие вихревые токи в сердечнике (токи Фуко), он будет сильно перегреваться, а КПД устройства уменьшится на 20…50%.

В большинстве известных схем импульсных преобразователей катушка работает с постоянным подмагничиванием – то есть через нее течет не переменный ток, а пульсирующий с постоянной составляющей, поэтому, чтобы не происходило намагничивания сердечника, его собирают с диэлектрическим зазором (между половинками сердечника прокладывают полоску бумаги или любого другого немагнитного материала толщиной 0,1…0,5 мм). От этого индуктивность катушки слегка уменьшится, и резко уменьшится опасность критического намагничивания.

Кстати!

Поломанные сердечники (феррит очень хрупок и легко ломается) можно полностью восстановить, склеив кусочки моментальным суперклеем или просто сильно сжав их, зафиксировав изолентой. Неразрезные сердечники (ферритовые кольца) в импульсниках лучше не использовать или можно разрезать их алмазной пилой (или просто разломать) и потом склеить с небольшим зазором.

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