Линейные и импульсные источники вторичного электропитания.

Как отмечалось выше, стабилизированные ИП по характеру стабилизации напряжения делятся на источники с непрерывным (линейным) и импульсным регулированием. Аналогично любые (стабилизированные источники или нестабилизированные ИП принято делить на линейные и импульсные.

В линейных ИП (рис.1) переменное напряжение сети преобразуется трансформатором (Т), выпрямителем (В) выпрямляется, подвергается фильтром низкой частоты (ФНЧ) фильтрации и стабилизатором стабилизируется.

Рис. 1

В нестабилизированных ИП нагрузка подключается непосредственно к выходу фильтра низкой частоты.

В линейных стабилизаторах напряжения осуществляется непрерывное регулирование. Последовательно или параллельно с нагрузкой включается транзисторный регулирующий элемент (РЭ), управляемый цепями обратной связи. Выходное напряжение поддерживается на постоянном уровне.

Отличительная особенность линейных стабилизаторов напряжения заключается в том, что их выходное напряжение всегда ниже нестабилизированного входного напряжения . Кроме этого выходное напряжение всегда имеет одинаковую полярность с входным напряжением , а сам стабилизатор непрерывно рассеивает мощность , где – выходной ток (ток нагрузки).

Импульсные ИП (рис. 2) непосредственно выпрямляют и фильтруют напряжение питающей сети переменного тока без использования первичного силового трансформатора, который для частоты 50 Гц имеет значительные вес и габариты. Выпрямленный и отфильтрованный постоянный ток коммутируется мощным электронным ключом (ЭК), затем преобразуется высокочастотным трансформатором (ВТ), снова выпрямляется и фильтруется.

Рис 2

Электронный ключ управляется специальным сигналом, формируемым схемой управления. В устройстве может быть обратная связь по напряжению, благодаря которой стабилизируется выходное напряжение (управляющий сигнал формируется в зависимости от разности напряжений выходного и опорного). Из-за высокой частоты переключения (от 20 кГц и выше), трансформаторы и конденсаторы фильтров имеют намного меньшие размеры, чем их низкочастотные (50 Гц) эквиваленты. Достоинством импульсных ИП является высокий КПД – 70 – 90% (КПД линейных ИП, как правило, не превышает 40 – 50%).

Для питания РЭА используются три типа импульсных электронных устройств, использующихся в качестве ИП: преобразователь − переменный ток/постоянный ток (AС-DС конверторы), преобразователь – постоянный ток/постоянный ток (DC-DC конвертор) и преобразователь − постоянный ток/переменный ток (DC-AC преобразователь или инвертор).

Каждый тип устройств имеет собственные определенные области применения. Импульсные стабилизаторы (DC-DC конверторы), в отличие от аналогичных линейных устройств могут:

1) обеспечивать выходное напряжение, превышающее по величине входное напряжение;

2) инвертировать входное напряжение (полярность выходного напряжения становится противоположной полярности входного напряжения).

DC-DC конверторы используют принцип действия импульсных ИП, но применяются для того, чтобы преобразовывать одно постоянное напряжение в другое, обычно хорошо стабилизированное. Такие преобразователи используются, большей частью, там, где радио электронные оборудования (РЭО) должны питаться от химического источника тока или другого автономного источника постоянного тока.

Интегральные DC-DC конверторы широко используются для преобразования и распределения постоянного напряжения питания, поступающего в систему от сетевого ИП или батареи.

Другое распространенное применение для DC-DC конверторов, это преобразование напряжения батареи (1.5, 3.0, 4.5, 9, 12, 24 В) в напряжение другого номинала. При этом выходное напряжение может оставаться достаточно стабильным при значительных колебаниях напряжения батареи. Например, напряжение 24-ти вольтовой бортовой аккумуляторной батареи в процессе работы может изменяться в пределах от 18 до 28 В.