Зробив ще й інвертор, щоб можна було живити від 12, тобто автомобільний варіант. Після того, як усе зробив у плані УНЧ, було поставлено питання: чим тепер його годувати? Навіть для тих самих тестів, або щоб просто послухати? Думав обійдеться все АТХ БП, але при спробі «навалити», БП надійно йде на захист, а переробляти якось не дуже хочеться... І тут осяяла думка зробити свій, без жодних «прибамбасів» БП (крім захисту, зрозуміло). Почав із пошуку схем, придивлявся до відносно не складних для мене схем. Зрештою зупинився на цій:

Навантаження тримає відмінно, але заміна деяких деталей більш потужні дозволить вичавити з неї 400 Вт і більше. Мікросхема IR2153 - самотактований драйвер, який розроблявся спеціально для роботи в баластах енергозберігаючих ламп. Вона має дуже мале споживання струму та може харчуватися через обмежувальний резистор.

Складання пристрою

Почнемо з травлення плати (травлення, зачистка, свердління). Архів з ПП.

Спочатку прикупив деякі відсутні деталі (транзистори, ірка та потужні резистори).

До речі, мережевий фільтрповністю зняв із БП від програвача дисків:

Тепер найцікавіше в ІІП - трансформатор, хоча нічого складного тут немає, просто треба зрозуміти, як його правильно мотати, і все те. Для початку потрібно знати, чого і скільки намотувати, для цього є безліч програм, проте найпоширеніша і популярна у радіоаматорів це - ExcellentIT. У ній ми й розраховуватимемо наш трансформатор.

Як бачимо, вийшло у нас 49 витків первинна обмотка, і дві обмотки по 6 витків (вторинна). Мотатимемо!

Виготовлення трансформатора

Так як у нас кільце, швидше за все грані його будуть під кутом 90 градусів, і якщо провід мотати прямо на кільце, можливе пошкодження лакової ізоляції, і як наслідок міжвиткове КЗ тощо. Щоб виключити цей момент, грані можна акуратно спиляти напилком, або обмотати Х/Б ізолентою. Після цього можна мотати первичку.

Після того, як намотали, ще раз замотуємо ізолентою кільце з первинною обмоткою.

Потім зверху мотаємо вторинну обмотку, щоправда, трохи складніше.

Як видно у програмі, вторинна обмотка має 6+6 витків, та 6 жил. Тобто нам потрібно намотати дві обмотки по 6 витків 6 жилами дроту 0,63 (можна вибрати, попередньо написавши в полі з бажаним діаметром дроту). Або ще простіше, потрібно намотати 1 обмотку, 6 витків 6 жилами, а потім ще раз таку саму. Що б зробити цей процес простіше, можна, і навіть потрібно мотати у дві шини (шина-6 жив однієї обмотки), так ми уникаємо перекосу по напрузі (хоча він може бути, але маленький, і часто не критичний).

За бажанням, вторинну обмотку можна ізолювати, але не обов'язково. Тепер після цього припаюємо трансформатор первинною обмоткою до плати, вторинну до випрямляча, а випрямляч у мене використаний однополярний із середньою точкою.

Витрата міді звичайно більше, але менше втратою (відповідно менше нагріву), і можна використовувати всього одну діодну збірку з БП АТХ, що відслужив свій термін, або просто неробочий. Перше включення обов'язково проводимо з включеною в розрив живлення від мережі лампочкою, в моєму випадку просто витягнув запобіжник, і його гніздо відмінно вставляється вилка від лампи.

Якщо лампа спалахнула і згасла, це нормально, тому що зарядився мережевий конденсатор, але у мене даного явища не було, або через термістор, або через те, що я тимчасово поставив конденсатор всього на 82 мкФ, а може все місце забезпечує плавний запуск. У результаті, якщо ніяких неполадок немає, можна включати в мережу ІІП. У мене при навантаженні 5-10 А, нижче 12 В не просідав, то що потрібно для живлення авто підсилювачів!

1. Якщо потужність близько 200 Вт, то резистор, що задає поріг захисту R10, повинен бути 0,33 Ом 5 ​​Вт. Якщо він буде в обриві або згорить, згорять усі транзистори, а також мікросхема.
2. Мережевий конденсатор вибирається із розрахунку: 1-1,5 мкФ на 1 Вт потужності блоку.
3. У цій схемі частота перетворення приблизно 63 кГц, і в ході експлуатації, напевно, краще для кільця марки 2000НМ, частоту зменшити до 40-50 кГц, тому що гранична частота, на якій кільце працює без нагріву - 70-75 кГц. Не варто гнатися за великою частотою, для даної схеми і кільця марки 2000НМ, буде оптимально 40-50 кГц. Занадто велика частота призведе до комутаційних втрат на транзисторах та значних втрат на трансформаторі, що викличе його значне нагрівання.
4. Якщо у вас на холостому ходу при правильному складанні нагрівається трансформатор і ключі, спробуйте знизити ємність конденсатора снаббера С10 з 1 нФ до 100-220 пкФ. Ключі необхідно ізолювати від радіатора. Замість R1 можна використовувати термістор із БП АТХ.

Ось кінцеві фото проекту блоку живлення:

​

Обговорити статтю ПОТУЖНИЙ ІМПУЛЬСНИЙ МЕРЕЖОВИЙ ДВОХПОЛЯРНИЙ БЛОК ЖИВЛЕННЯ

ПРИНЦИПІАЛЬНА СХЕМА ІМПУЛЬСНОГО БЛОКУ ЖИВЛЕННЯ
КОМП'ЮТЕРА

СТАТТЯ ПІДГОТОВЛЕНА НА ОСНОВІ КНИГИ А. В. ГОЛОВКОВА та В. Б ЛЮБИЦЬКОГО "БЛОКИ ХАРЧУВАННЯ ДЛЯ СИСТЕМНИХ МОДУЛЕЙ ТИПУ IBM PC-XT/AT"

Підсумовуючи всього сказаного, для повноти картини наведемо як приклад повний опис принципової схеми для одного з 200-ватних імпульсних блоків живлення (виробництво Тайвань PS6220C) (рис. 56).
Змінна напруга мережі подається через мережевий вимикач PWR SW через мережевий запобіжник F101 4А, перешкодні фільтри, утворені елементами С101, R101, L101, С104, С103, С102 і дроселі І 02, L103 на:
вихідний триконтактний роз'єм, до якого може підстиковуватись кабель живлення дисплея;
двоконтактний роз'єм JP1, частина якого у відповідь знаходиться на платі.
З роз'єму JP1 змінна напругамережі надходить на:
бруківку схему випрямлення BR1 через терморезистор THR1;
первинну обмотку пускового трансформатора Т1.

Рисунок 56. Схема електрична принципова імпульсного блоку живлення ДБЖ PS-6220C

ОСНОВНІ ПАРАМЕТРИ ІМПУЛЬСНИХ БЛОКІВ ЖИВЛЕННЯ ДЛЯ IBM Розглядаються основні параметри імпульсних блоків живлення, наведено цоколівку роз'єму, принцип роботи від напруги мережі 110 і 220 вольт, Детально розписана мікросхема TL494, схема включення та варіанти використання для керування силовими ключами імпульсних блоків живлення. УПРАВЛІННЯ СИЛОВИМИ КЛЮЧАМИ ІМПУЛЬСНОГО БЛОКУ ЖИВЛЕННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ TL494 Описано основні способи керування базовими ланцюгами силових транзисторівімпульсних блоків живлення; варіанти побудови випрямлячів вторинного живлення. СТАБІЛІЗАЦІЯ ВИХІДНИХ НАПРУГ ІМПУЛЬСНИХ БЛОКІВ ЖИВЛЕННЯ Описано варіанти використання підсилювачів помилки TL494 для стабілізації вихідної напруги, описаний принцип роботи дроселя групової стабілізації. СХЕМИ ЗАХИСТУ Описано кілька варіантів побудови систем захисту імпульсних болків живлення від навантаження. СХЕМА "ПОВІЛЬНОГО ПУСКУ" Описано принципи формування м'якого старту та вироблення напруги POWER GOOD ПРИКЛАД ПОБУДУВАННЯ ОДНОГО З ІМПУЛЬСНИХ БЛОКІВ ЖИВЛЕННЯ Повний описпринципової схеми та її роботи імпульсного блоку живлення

ІМПУЛЬСНІ ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

На відміну від традиційних лінійних ІП, що передбачають гасіння зайвої нестабілізованої напруги на прохідному лінійному елементі, імпульсні ІП використовують інші методи та фізичні явища для генерації стабілізованої напруги, а саме: ефект накопичення енергії в котушках індуктивності, а також можливість високочастотної трансформації постійна напруга. Існує три типові схеми побудови імпульсних ІП (див. рис. 3.4-1): підвищуюча (вихідна напруга вище вхідного), знижуюча (вихідна напруга нижче вхідної) та інвертуюча (вихідна напруга має протилежну по відношенню до вхідної полярності). Як видно з малюнка, відрізняються вони лише способом підключення індуктивності, в іншому принцип роботи залишається незмінним, а саме.

Ключовий елемент (зазвичай застосовують біполярні або МДП транзистори), що працює з частотою близько 20-100 кГц, періодично на короткий час (не більше 50% часу)

дає до котушки індуктивності повну вхідну нестабілізовану напругу. Імпульсний струм. протікає у своїй через котушку, забезпечує накопичення запасу енергії у її магнітному полі 1/2LI^2 кожному імпульсі. Запасена таким чином енергія з котушки передасться в навантаження (або безпосередньо, з використанням діода, що випрямляє, або через вторинну обмотку з подальшим випрямленням), конденсатор вихідного згладжуючого фільтра забезпечує сталість вихідної напруги і струму. Стабілізація вихідної напруги забезпечується автоматичним регулюванням ширини або частоти проходження імпульсів на ключовому елементі (для стеження за вихідною напругою призначений ланцюг зворотнього зв'язку).

Така, хоч і досить складна, схема дозволяє суттєво підвищити ККД всього пристрою. Справа в тому, що, в даному випадку, крім самого навантаження у схемі відсутні силові елементи, що розсіюють значну потужність. Ключові транзистори працюють у режимі насиченого ключа (тобто. падіння напруги ними мало) і розсіюють потужність лише у досить короткі часові інтервали (час подачі імпульсу). Крім цього, за рахунок підвищення частоти перетворення можна суттєво збільшити потужність та покращити масогабаритні характеристики.

Важливою технологічною перевагою імпульсних ІП є можливість побудови на їх основі малогабаритних мережевих ІП з гальванічною розв'язкою від мережі для живлення різноманітної апаратури. Такі ІП будуються без застосування громіздкого низькочастотного силового трансформатора за схемою високочастотного перетворювача. Це, власне, типова схема імпульсного ІП зі зниженням напруги, де як вхідна напруга використовується випрямлена мережева напруга, а як накопичувальний елемент - високочастотний трансформатор (малогабаритний і з високим ККД), вторинної обмоткиякого і знімається вихідна стабілізована напруга (цей трансформатор забезпечує також гальванічну розв'язку з мережею).

До недоліків імпульсних ІП можна віднести: високого рівняімпульсних шумів на виході, високу, складність і низьку надійність (особливо при кустарному виготовленні), необхідність застосування дорогих високовольтних високочастотних компонентів, які у разі найменшої несправності легко виходять з ладу "всім гуртом" (при цьому, як правило, можна спостерігати вражаючі піротехнічні ефекти ). Любителям покопатися у нутрощах пристроїв з викруткою та паяльником при конструюванні мережевих імпульсних ІП доведеться бути дуже обережними, оскільки багато елементів таких схем перебувають під високою напругою.

Рис. 3.4-1 Типові структурні схеми імпульсних джерелхарчування

Зображення:

2. Ефективний стабілізатор імпульсного низького рівня складності.

Ефективний імпульсний стабілізатор низького рівня складності

На елементній базі, аналогічній до застосовуваного в описаному вище (рис. 3.3-3) лінійному стабілізаторі, можна побудувати імпульсний стабілізатор напруги. При таких же характеристиках він матиме значно менші габарити і кращий тепловий режим. Принципова схема такого стабілізатора наведена на рис. 3.4-2. Стабілізатор зібраний за типової схемизі зниженням напруги (рис. 3.4-1а).

При першому включенні, коли конденсатор С4 розряджений і до виходу підключено достатньо потужне навантаження, Струм протікає через ІС лінійного стабілізатора DA1. Викликане цим струмом падіння напруги на R1 відмикає ключовий транзистор VT1, який тут-таки входить в режим насичення, так як індуктивний опір L1 велике і через транзистор протікає досить великий струм. Падіння напруги на R5 відкриває основний ключовий елемент – транзистор VT2. Струм. наростаючий L1, заряджає С4, при цьому через зворотний зв'язок на R8 відбувається запи-

поранення стабілізатора та ключового транзистора. Енергія, запасена в котушці, має навантаження. Коли напруга С4 падає нижче напруги стабілізації, відкривається DA1 і ключовий транзистор. Цикл повторюється із частотою 20-30 кГц.

Ланцюг R3. R4, С2 задасть рівень вихідної напруги. Його можна плавно регулювати в невеликих межах, від Ucт DA1 до Uвх. Однак якщо Uвих підняти близько до Uвх, з'являється деяка нестабільність при максимальному навантаженні та підвищений рівень пульсації. Для придушення високочастотних пульсацій на виході стабілізатора включений фільтр L2, С5.

Схема досить проста та максимально ефективна для даного рівня складності. Всі силові елементи VT1, VT2, VD1, DA1 мають невеликі радіатори. Вхідна напруга нс має перевищувати 30 В., що є максимальним для стабілізаторів КР142ЕН8. Випрямні діоди застосовувати на струм не менше ніж 3 А.

Рис. 3.4-2 Схема ефективного імпульсного стабілізатора на простій елементній базі

Зображення:

3. Пристрій безперебійного живленняна основі високочастотного імпульсного перетворювача.

Влаштування безперебійного живлення на основі імпульсного стабілізатора

На рис. 3.4-3 пропонується до розгляду пристрій для безперебійного живлення систем охорони та відеоспостереження на основі імпульсного стабілізатора, поєднаного з зарядним пристроєм. У стабілізатор введені системи захисту від перевантаження, перегріву, кидків напруги на виході, короткого замикання.

Стабілізатор має такі параметри:

Вхідна напруга, Uвx - 20-30 В:

Вихідна стабілізована напруга, Uвиx-12B:

Номінальний струмнавантаження,Інагр ном -5А;

Струм спрацьовування системи захисту від перевантаження, Iзащ - 7А;

Напруга спрацьовування системи захисту від перенапруги, Uвих зах - 13 В;

Максимальний струм зарядки АКБ, Iзар акб макс – 0,7 А;

Рівень пульсації. Uпульс – 100 мВ,

Температура спрацьовування системи захисту від перегріву, Тзащ – 120 С;

Швидкість перемикання харчування від АКБ, tперекл - 10мс (реле РЕМ-б РФО.452.112).

Принцип роботи імпульсного стабілізатора в описуваному пристрої такий самий, як і у стабілізатора, представленого вище.

Пристрій доповнений зарядним пристроєм, виконаним на елементах DA2, R7, R8, R9, R10, VD2, C7. ІС стабілізатора напруги DA2 з дільником струму R7. R8 обмежує максимальний початковий струм заряду, дільник R9, R10 задає вихідну напругу заряду, діод VD2 захищає АКБ від саморозряду за відсутності напруги живлення.

Захист від перегріву використовує як датчик температури терморезистор R16. При спрацьовуванні захисту включається звуковий сигналізатор, зібраний на ІС DD 1 і одночасно навантаження відключається від стабілізатора, переходячи на живлення від АКБ. Терморезистор монтують на радіаторі VT1 транзистора. Точне підстроювання рівня спрацьовування температурного захисту здійснюється опором R18.

Датчик напруги зібраний на дільнику R13, R15. опором R15 встановлюють точний рівень спрацьовування захисту від перенапруги (13). При перевищенні напруги на виході стабілізатора (у разі виходу останнього з ладу) реле S1 відключає навантаження від стабілізатора і підключає до АКБ. У разі відключення напруги живлення, реле S1 переходить в стан "за замовчуванням"- тобто. підключає навантаження на АКБ.

Наведена схема не має електронного захисту від короткого замикання для АКБ. цю роль виконує плавкий запобіжник у ланцюзі живлення навантаження, розрахований на максимальний струм, що споживається.

Рис. 3.4-3 Схема пристрою безперебійного живлення 12В 5А із багатофункціональною системою захисту

Зображення:

4. Джерела живлення на основі високочастотного імпульсного перетворювача.

Джерела живлення на основі високочастотного імпульсного перетворювача

Досить часто при конструюванні пристроїв виникають жорсткі вимоги до джерел живлення. В цьому випадку єдиним виходом є застосування ІП на основі високовольтних високочастотних імпульсних перетворювачів. які підключаються до мережі ~220 без застосування габаритного низькочастотного понижуючого трансформатора і можуть забезпечити велику потужність при малих розмірах і тепловіддачі.

Структурна схема типового імпульсного перетворювача живленням від промислової мережі представлена ​​на рис 34-4.

Вхідний фільтр призначений для запобігання проникненню імпульсних перешкод у мережу. Силові ключі забезпечують подачу імпульсів високої напругина первинну обмотку високочастотного трансформатора (можуть застосовуватися одно- та

двотактні схеми). Частота та тривалість імпульсів задаються керованим генератором (зазвичай застосовується управління шириною імпульсів, рідше – частотою). На відміну від трансформаторів синусоїдального сигналу низької частоти, імпульсних ІП застосовуються широкосмугові пристрої, що забезпечують ефективну передачу потужності на сигналах з швидкими фронтами. Це накладає істотні вимоги на тип магнітопроводу і конструкцію трансформатора. З іншого боку, зі збільшенням частоти необхідні розміри трансформатора (із збереженням потужності, що передається) зменшуються (сучасні матеріали дозволяють будувати потужні трансформатори з прийнятним ККД на частоти до 100-400 кГц). Особливістю вихідного випрямляча є застосування в ньому не звичайних силових діодів, а швидкодіючих діодів Шоттки, що обумовлено високою частотою напруги, що випрямляється. Вихідний фільтр згладжує пульсацію вихідної напруги. Напруга зворотнього зв'язку порівнюється з опорною напругою і потім керує генератором. Зверніть увагу на наявність гальванічної розв'язки у ланцюзі зворотного зв'язку, що необхідно, якщо ми хочемо забезпечити розв'язку вихідної напруги з мережею.

При виготовленні таких ІП виникають серйозні вимоги до компонентів (що підвищує їх вартість порівняно з традиційними). По-перше, це стосується робочої напруги діодів випрямляча, конденсаторів фільтра і ключових транзисторів, яке не повинно бути менше 350 В, щоб уникнути пробоїв. По-друге, повинні застосовуватися високочастотні ключові транзистори (робоча частота 20-100 кГц) і спеціальні керамічні конденсатори (звичайні оксидні електроліти на високих частотах будуть перегріватися через їх високу індукцію).

тивності). І. по-третє, частота насичення високочастотного трансформатора, що визначається типом застосовуваного магнітопроводу (як правило, використовуються тороїдальні сердечники) повинна бути значно вищою за робочу частоту перетворювача.

На рис. 3.4-5 наведено принципова схемакласичного ІП на основі високочастотного перетворювача Фільтр, що складається з ємностей С1, С2, СЗ і дроселів L1, L2, служить для захисту мережі від високочастотних перешкод з боку перетворювача. Генератор побудований за автоколебательной схемою і поєднаний із ключовим каскадом. Ключові транзистори VT1 ​​і VT2 працюють у протифазі, відкриваючись та закриваючись по черзі. Запуск генератора та надійну роботу забезпечує транзистор VT3, що працює у режимі лавинного пробою. При наростанні напруги С6 через R3 транзистор відкривається і конденсатор розряджається на базу VT2, запускаючи роботу генератора. Напруга зворотного зв'язку знімається із додаткової (III) обмотки силового трансформатора Tpl.

Транзистори VT1. VT2 встановлюють на пластинчасті радіатори щонайменше 100 см^2. Діоди VD2-VD5 із бар'єром Шоттки ставляться на невеликий радіатор 5 см^2. Дані дроселів та трансформаторів: L1-1. L2 намотують на кільцях з фериту 2000НМ К12х8х3 у два дроти дротом ПЕЛШО 0,25: 20 витків. ТР1 - на двох кільцях, складених разом, ферит 2000НН КЗ 1х18.5х7;

обмотка 1 - 82 витка проводом ПЕВ-2 0,5: обмотка II - 25+25 витків проводом ПЕВ-2 1,0: обмотка III - 2 витка проводом ПЕВ-2 0.3. ТР2 намотують на кільці з фериту 2000НН К10х6х5. всі обмотки виконані дротом ПЕВ-2 0.3: обмотка 1 - 10 витків:

обмотки II і III - по 6 витків, обидві обмотки (II і III) намотані так, що займають на кільці по 50% площі не торкаючись і не перекриваючи один одного, обмотка I намотана рівномірно по всьому кільцю та ізольована шаром лакоткані. Котушки фільтра випрямляча L3, L4 намотують на фериті 2000НМ До 12х8х3 проводом ПЕВ-2 1,0 кількість витків - 30. В якості ключових транзисторів VT1, VT2 можуть застосовуватися КТ809А. КТ812, КТ841.

Номінали елементів та намотувальні дані трансформаторів наведені для вихідної напруги 35 В. У разі, коли потрібні інші робочі значення параметрів, слід відповідним чином змінити кількість витків в обмотці 2 Тр1.

Описана схема має суттєві недоліки, зумовлені прагненням гранично зменшити кількість застосовуваних компонентів. Це і низький рівень стабілізації вихідної напруги, і нестабільна ненадійна робота, і низький вихідний струм. Однак вона цілком придатна для живлення найпростіших конструкцій різної потужності (при застосуванні відповідних компонентів) як: калькулятори. освітлювальні приладиі т.п.

Імпульсний стабілізатор з ключовим МДП-транзистором зі зчитуванням струму.

Мініатюризації та підвищення ККД при розробці та конструюванні імпульсних джерел живлення сприяє застосування нового класу напівпровідникових інверторів - МДП-транзисторів, а також: потужних діодів зі швидким зворотним відновленням, діодів Шоттки, надшвидкодіючих діодів, польових транзисторівіз ізольованим затвором, інтегральних схем управління ключовими елементами. Всі ці елементи доступні на вітчизняному ринку і можуть використовуватись у конструюванні високоефективних джерел живлення, перетворювачів, систем запалення двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), систем запуску ламп. денного світла(ЛДС). Великий інтерес у розробників також може викликати клас силових приладів під назвою HEXSense – МДП-транзистори зі зчитуванням струму. Вони є ідеальними елементами, що перемикають, для імпульсних джерел живлення з готовим управлінням. Можливість зчитувати струм ключового транзистора може бути використана в імпульсних ІП для зворотного зв'язку струму, необхідної для контролера широтно-імпульсної модуляції. Цим досягається спрощення конструкції джерела живлення – виключення з нього струмових резисторів та трансформаторів.

На рис. 3.4-7 наведено схему імпульсного джерела живлення потужністю 230 Вт. Його основні робочі характеристики такі:

Вхідна напруга: -110 В 60Гц:

Вихідна напруга: 48 У постійне:

Струм навантаження: 4.8 А:

Частота перемикання: 110 кГц:

ККДпри повному навантаженні : 78%;

ККД при навантаженні 1/3: 83%.

Схема побудована на основі широтно-імпульсного модулятора (ШІМ) з високочастотним перетворювачем на виході. Принцип роботи полягає в наступному.

Сигнал управління ключовим транзистором надходить з виходу 6 ШІМ контролера DA1, коефіцієнт заповнення обмежується 50% резистором R4, R4 і СЗ є елементами генератора, що час задають. Живлення DA1 забезпечується ланцюжком VD5, С5, С6, R6. Резистор R6 призначений для подачі напруги живлення під час запуску генератора, в подальшому діє зворотний зв'язок по напрузі через LI, VD5. Цей зворотний зв'язок виходить від додаткової обмотки вихідного дроселя, що працює в режимі зворотного ходу. Крім живлення генератора, напруга зворотного зв'язку через ланцюжок VD4, Cl, Rl, R2 подається на вхід зворотного зв'язку напруги DA1 (вив.2). Через R3 та С2 забезпечується компенсація, яка гарантує стабільність петлі зворотного зв'язку.

На основі цієї схеми можливе побудова імпульсних стабілізаторів та з іншими вихідними параметрами.

Модуль 3.

Глава 4. Функціональні вузли та схемотехніка
імпульсних перетворювачів напруги ІВЕП

Досить часто при конструюванні електронних пристроїв виникають жорсткі вимоги до масо-габаритних показників джерела вторинного електроживлення (ІВЕЗ). У цьому випадку єдиним виходом є застосування ІВЕП на основі високовольтних високочастотних імпульсних перетворювачів напруги, які підключаються до мережі ~220 В з частотою струму 50 Гц або 115 В і частотою струму 400 Гц без застосування габаритного низькочастотного понижуючого трансформатора, а перетворення напруги частотах 20-400 кГц, і можуть забезпечити більшу потужність при малих розмірах та тепловіддачі. Такі джерела живлення мають на порядок кращі масогабаритні показники в порівнянні з лінійними. ІВЕП з імпульсним високочастотним перетворювачем істотно покращують багато характеристик пристроїв, що живляться від цих джерел. Підставами для застосування імпульсних ІВЕП на основі високочастотного перетворювача можуть бути: ймовірність коливань вхідної напруги в межах ~100-300 В, можливість створювати ІВЕП з потужністю від десятків ват до сотень кіловат на будь-які вихідні напруги, поява доступних високотехнологічних рішень на основі ІС та інших компонентів.

Перехід на використання переважно імпульсних джерел живлення обумовлений низкою технічних та економічних факторів, найважливішими з яких є:

· Джерела безтрансформаторного живлення (ДБЖ) потужністю до 500 Вт мають істотно вищі масогабаритні характеристики порівняно з аналогами, виготовленими на основі мережевих трансформаторів;

· Обмотки трансформаторів ВЧ коливань ДБЖ мають більш високу щільність струму, при їх виготовленні використовується набагато менше кольорового металу, що призводить до зниження витрат на виробництво та на вихідні матеріали;

· Висока індукція насичення та малі питомі втрати матеріалів сердечників ВЧ трансформаторів дозволяють створювати ДБЖ із загальним ККД, що перевищує 80%, що у звичайних джерелах недосяжно;

· широкі можливості з автоматичного регулювання номіналів вихідних вторинних напруг за допомогою на первинні ланцюги ВЧ перетворювача.

Розглянемо кілька прикладів структурних схем побудови ДБЖ з напругою первинної мережі 220, 50 Гц.

На рис. 74, апредставлена ​​структурна схема імпульсного джерела живлення, виконаного за досить традиційною схемою.

Випрямляч, фільтр та стабілізатор, що є у вторинному ланцюзі даного джерела живлення, побудовані на основі вузлів, що зустрічаються у звичайних джерелах електроживлення. Назви цих вузлів розкриває їх призначення і не потребує пояснення. Спосіб реалізації стабілізатора (лінійний або імпульсний) в даному випадку не такий важливий у порівнянні з його присутністю як окремий функціональний вузл. Вторинний ланцюг електроживлення у різних варіантах виконання джерела може бути доповнений ще одним фільтром, який встановлюється між стабілізатором та навантаженням. Основними вузлами первинного ланцюга є: вхідний фільтр, випрямляч мережевої напругиі ВЧ перетворювач випрямленої напруги живлення з трансформатором TV.

Необхідність використання вхідного фільтра обумовлена ​​тим, що, по-перше, цей фільтр повинен усувати різкі короткочасні стрибки напруги живлення і імпульсні перешкоди, викликані роботою розташованих поблизу імпульсних пристроїв(ВЧ перешкоди) або виникають у момент підключення або відключення від мережі суміжних навантажень. По-друге, фільтр повинен ефективно усувати перешкоди, що проникають у мережу безпосередньо від джерела живлення, що використовується.

В імпульсному джерелі живлення (рис. 74, а) використовується каскад ВЧ перетворювача автогенераторного типу, режим автоколивань якого визначається лише значенням номіналів його власних елементів та не регулюється.

Джерело живлення, виконане за схемою, наведеною на рис. 74, а, може додатково включати датчик перевантаження, який впливає або на стабілізатор, або на ВЧ перетворювач, блокуючи його роботу до моменту усунення причини несправності.

При правильному доборі елементної бази джерело, виготовлене за даною схемою, простий у реалізації – у цьому його головна перевага, проте через порівняно низький ККД використовується рідко. Зменшення ККД відбуватиметься зі збільшенням числа вторинних каналів різних напруг, оскільки кожного їх потрібно окремий стабілізатор напруги. Істотним недоліком схеми може бути дуже висока чутливість автогенераторів, поєднаних з силовим каскадом ІП, до величини навантаження. Її зміна може призвести до зриву ВЧ коливань та нестабільності роботи джерела живлення подібного роду.

Структурна схема мережного джерела живлення, побудованого з урахуванням оптимальних принципів регулювання вихідної напруги, представлено на рис. 74, б.

Рис.74, б

Принципова відмінність даної структурної схеми від попередньої полягає у відсутності стабілізатора вторинної напруги. Крім того, до неї додані вимірювальний ланцюг, що задає генератор, схема управління, а також змінені функції каскаду ВЧ перетворювача. Силовий каскад працює в режимі підсилювача потужності коливань, що надходять зі схеми керування. Його навантаженням є трансформатор ВЧ. Тут ВЧ перетворювачем можна назвати сукупність наступних вузлів: генератор, що задає, схема управління, ВЧ підсилювач потужності, ВЧ трансформатор ( TV). Джерело, виконане відповідно до структурної схеми, наведеної на рис. 74, б, одночасно здійснює дві функції – перетворення та стабілізацію напруги. Схема управління включає широтно-імпульсний модулятор і повністю визначає режим роботи РОЗУМ. Вихідна напруга схеми керування має форму прямокутних імпульсів. Зміна тривалості паузи між цими імпульсами регулює надходження енергії у вторинний ланцюг. Вихідні параметри для роботи схеми управління - це сигнали помилки, що надходять від вимірювального ланцюга, в якій проводиться порівняння еталонного значення напруги з реальним, присутнім на даний момент на навантаженні. По сигналу помилки схема управління змінює тривалість паузи між імпульсами у бік її збільшення чи зменшення, залежно від величини відхилення реального значення напруги від номінального. Зокрема, до схеми управління може входити вузол захисту каскаду РОЗУМ від навантаження та короткого замикання.

Наявність ШІМ переданої напруги пред'являє певні вимоги до параметрів і побудови фільтра, що згладжує, випрямленого вторинної напруги. Першим елементом даного фільтра після випрямляча має бути котушка індуктивності у кожному каналі вторинної напруги.

Показана на рис. 74, бсхема, являє собою структуру одноканальної системи живлення, реальні джерела мають, як правило, кілька вторинних каналів з різною навантажувальною здатністю.

На рис. 75 представлена ​​структурна схема багатоканального імпульсного перетворювача напруги. Вимірювальний ланцюг у таких випадках підключається до каналу з найбільшим споживанням. Стабілізація інших каналів проводиться з допомогою окремих стабілізаторів чи методів регулювання, заснованих на взаємодії магнітних потоків.

В інших випадках застосовуються схеми вихідних фільтрів, виконаних на загальному для всіх вихідних каналів магнітопроводу. Підстроювання напруги по не основним каналам може проводитися в невеликому діапазоні і за відносно малих змін навантаження. При описі практичних схем реалізації ІП питання стабілізації вторинної напруги одночасно по кількох каналах будуть розглянуті докладніше.

Особливістю вихідного випрямляча є застосування в ньому не звичайних силових діодів, а швидкодіючих діодів Шоттки, що обумовлено високою частотою напруги, що випрямляється. Вихідний фільтр згладжує пульсацію вихідної напруги. Напруга зворотного зв'язку за допомогою системи вимірювань порівнюється з опорною напругою і потім різницевий сигнал подається на широтно імпульсний регулятор (модулятор). Напруга у вигляді прямокутних імпульсів високої частоти з виходу ШІМ-регулятора подається на вхід транзисторів узгоджувального пристрою, який керує роботою високочастотного підсилювача потужності. ШИМ-модулятор в даний час виконується на мікросхемі, для живлення якої використається додаткове джерело живлення. Як правило, в мережевих перетворювачах є гальванічна розв'язка ланцюга зворотного зв'язку. Вона потрібна, якщо необхідно забезпечити розв'язку вихідної напруги з мережею.

Основним вузлом перетворювача напруги є його силова частина (потужний вихідний каскад – підсилювач потужності).

Вихідні каскади всіх перетворювачів напруги за кількістю імпульсів, що передаються в навантаження, за один період можна розділити на два великі класи: однотактні і двотактні. Якщо передається один імпульс, то перетворювач називається однотактним, якщо два то двотактним. ККД перших нижче, ніж других, тому однотактні використовуються для створення ІВЕП потужністю менше 10...200 Вт. Двотактні перетворювачі дозволяють отримувати велику вихідну потужність за високого ККД. Однотактні перетворювачі можуть будуватися за прямоходовою (з прямим включенням діода) або зворотньоходової схемою (із зворотним включенням діода). Двотактні перетворювачі можуть бути мостовими, напівмостовими або із середньою точкою первинної обмотки трансформатора.