Трансформаторы для импульсных источников питания

             
                                                                                                                Общие сведения
 
    В современной зарубежной бытовой и офисной РЭА, а именно в устройствах их электропитания, находят широкое применение различные типы трансформаторов для импульсных источников питания
Импульсные сетевые блоки и модули питания бытовой и офисной аппаратуры, подключенной к сети переменного тока, применяются для получения напряжений постоянного тока, необходимых для питания всех функциональных узлов РЭА. Такие блоки и модули импульсных источников питания обеспечивают существенные преимущества перед традиционными источниками питания в достижении меньшей материалоемкости, большей удельной мощности и более высокого КПД. Это обусловлено отсутствием традиционных сетевых трансформаторов питания типа ТС, работающих на частоте 50 Гц, и использованием импульсной стабилизации вторичных напряжений вместо ранее общепринятых компенсационных стабилизаторов непрерывного действия.
   В импульсных сетевых блоках питания переменное напряжение питающей сети преобразуется в достаточно высокое напряжение постоянного тока при помощи бестрансформаторного выпрямителя с соответствующим фильтром. Напряжение с выхода фильтра поступает на вход импульсного стабилизатора напряжения, основная задача которого заключается в преобразовании выпрямленного напряжения в последовательность прямоугольных импульсов, которые затем преобразуются в постоянное напряжение. Регулировка уровня выходного напряжения осуществляется изменением длительности этих импульсов В состав импульсного стабилизатора напряжения входит регулирующий элемент, который работает в импульсном режиме Переход к ключевому режиму работы регулирующего элемента предопределил достаточно высокий КПД импульсных блоков питания (до 0,9)
  Именно наличие ключевого каскада, преобразующего выпрямленное напряжение в последовательность прямоугольных импульсов, и является принципиальной особенностью импульсного блока питания А стабилизация выходного напряжения осуществляется изменением соотношения времени открытого и закрытого состояний ключа, который соединен последовательно с первичной обмоткой высокочастотного импульсного трансформатора Этот трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между выходом блока питания и первичной сетью питания переменного тока.
  Наибольшее распространение получили импульсные блоки питания с высокочастотным импульсным трансформатором, в которых ключевой высокочастотный преобразователь работает на постоянной частоте повторения импульсов, а длительность самих импульсов изменяется под действием формирователя широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
  В импульсных блоках питания обычно используются одно- или двухтактные высокочастотные ключевые преобразователи. КПД однотактных преобразователей значительно ниже, чем у двухтактных. Поэтому однотактные импульсные блоки питания мощностью более 70 Вт разрабатывать нецелесообразно. Значительно большую мощность, при достаточно высоком КПД (до 95%), обеспечивают двухтактные преобразователи Их можно подразделить на несколько групп, характеризующихся по способу возбуждения мощных выходных ключевых транзисторов и схемами их включения в цепь первичной обмотки высокочастотного импульсного трансформатора преобразователя. По способу возбуждения преобразователи делятся на две группы с самовозбуждением и с независимым внешним возбуждением. Преобразователи с самовозбуждением достаточно трудоемки в налаживании, а при конструировании мощных (более 200 Вт) импульсных блоков питания сложность их изготовления неоправданно возрастает, поэтому для таких источников питания они малопригодны Преобразователи же с внешним возбуждением наилучшим образом подходят для проектирования импульсных блоков питания повышенной мощности и почти не требуют налаживания По способу подключения ключевых транзисторов к импульсному трансформатору различают три известные схемы полумостовую, мостовую и с первичной обмоткой трансформатора, имеющей отвод от середины обмотки (балансную) Однако во всех перечисленных схемах импульсных блоков питания существует реальная опасность возникновения сквозного тока через ключевые транзисторы и первичную обмотку импульсного трансформатора, вследствие подачи в одно из плеч открывающего напряжения в то же самое время, когда из-за своих инерционных свойств другое плечо еще полностью не закрылось. Такое явление всегда приводит к работе коммутирующих элементов в режиме замыкания, к выходу из строя дорогостоящих мощных высоковольтных транзисторов и к существенной перегрузке первичной обмотки импульсного трансформатора Это в свою очередь значительно снижает надежность и КПД импульсного блока питания Для устранения подобных нежелательных явлений в таких схемах преобразователей приходится принимать ряд специальных мер по надежному закрытию одного из ключевых транзисторов до открывания второго.                                                         
  Эти специальные меры значительно усложняют полумостовые, мостовые и балансные схемы импульсных блоков питания, и поэтому в бытовой технике более широкое распространение получили обрат-ноходовые импульсные источники питания, в которых коммутирующий ключевой транзистор в первый такт обеспечивает накопление электромагнитной энергии в обмотках и в магнитопроводе накопительного трансформатора обратного хода, а во второй — ее передачу в нагрузку. Такие трансформаторы обратного хода фактически являются связанными катушками индуктивности с несколькими обмотками или многообмоточными линейными дросселями, служащими прежде всего для накопления электромагнитной энергии с последующей ее передачей в нагрузку и одновременно обеспечивающими развязку в обратноходовых преобразователях.
  В зависимости от конкретных требований, предъявляемых к импульсному блоку питания, он может содержать различные дополнительные функциональные узлы и цепи, так или иначе связанные с выходным высокочастотным импульсным трансформатором: стабилизатор выходного напряжения, устройство защиты от перегрузок и аварийных режимов, цепи первоначального запуска, подавления помех и др.
 
К списку статей



Всего комментариев: 0

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

Иконка левого меню
Иконка в правом меню