Indukcyjność, to nie takie straszne, cz.4.pdf

K U R S

Indukcyjności

To nie takie straszne, część 4

Zasilacze i transformatory impulsowe

W tej części artykułu

porównamy zasadę działania,

podstawowe zalety i wady

zasilaczy konwencjonalnych

oraz impulsowych.

Przedstawię też skrócone

informacje, na temat kilku

typów transformatorów

impulsowych i możliwości

ich zastosowania.

• niski wskaźnik powstających za-

kłóceń,

• odpowiednie zabezpieczenie

nadprądowe,

• rozdzielenie galwaniczne wejścia

i wyjścia,

• szeroki zakres temperatur pracy,

• nie powinien generować szu-

mów akustycznych,

• niski prąd jałowy.

W zasilaczach konwencjonal-

nych, zmiana napięcia i separacja

galwaniczna były realizowane na

transformatorze z rdzeniem stalo-

wym, pracującym przy

częstotliwości 50 Hz,

prostowniku półprze-

wodnikowym oraz na

liniowym stabilizato-

rze napięcia ( rys. 25 ).

Jednakże efektywność

tego układu jest bar-

dzo niska (nie prze-

kracza 50%), ogromna

część mocy jest za-

mieniana w transfor-

matorze, prostowniku

i stabilizatorze analo-

gowym na ciepło. Rys. 25. Budowa klasycznego zasilacza sieciowego

Tab. 6. Porównanie najważniejszych cech zasilaczy standardowych i SMPS

Cecha SMPS Konwencjonalne zasilacze mocy

Waga/moc 2 kg/100W 6 kg/100 W

Objętość/moc 1,5 dm 3 /100 W 7,5 dm 3 /100 W

Sprawność 80…98%

W dzisiejszych przyrządach

i urządzeniach zawierających mnó-

stwo elementów wrażliwych na

„kaprysy” zasilania, najczęściej

zmuszani jesteśmy do użycia za-

silacza o stabilizowanym napięciu

wyjściowym, który będzie pozba-

wiony większości wad zasilacza

konwencjonalnego.

Zasilacz taki powinien mieć na-

stępujące właściwości:

• wysoka wydajność,

• szeroki zakres napięć wejścio-

wych,

• małe rozmiary i niska waga,

• napięcie wyjściowe powinno

być stałe, niezależnie od zmian:

napięcia wejściowego, prądu ob-

ciążenia i temperatury otoczenia,

zachodzących w określonym za-

kresie,

30…50%

Elektronika Praktyczna 3/2006

105

K U R S

Zalecana nominalna moc wyj-

ściowa wymaga „przewymiarowane-

go” transformatora sieciowego i du-

żych możliwości odprowadzania tra-

conej mocy w postaci ciepła.

Owej niedogodności można unik-

nąć poprzez zwiększenie częstotli-

wości pracy nawet do kilkuset kHz

i zastąpienie regulatora napięcia,

przez inteligentnie sterowany klucz

elektroniczny. Nowoczesne zasila-

cze SMPS ( Switching Mode Power

Supply ) oparte są na takiej właśnie

zasadzie. Ich zadaniem jest zamia-

na napięcia sieciowego na napięcie

stałe, a następnie wyprostowane na-

pięcia kluczowane jest szybko prze-

łączającymi tranzystorami ( rys. 26 ).

Efektem tego jest napięcie prostokąt-

ne wysokiej częstotliwości, którego

wartość jest zamieniana w transfor-

matorze impulsowym i prostowana.

Rys. 26. Budowa zasilacza SMPS

Działanie zasilaczy SMPS

– podstawy

Stabilizacja mocy wyjściowej

w zasilaczach SMPS jest osiągana

przez zmianę szerokości impulsu,

przy stałej częstotliwości lub przez

załączanie kluczowania w pewnych

okresach czasu w zależności od

chwilowego obciążenia układu. Naj-

ważniejszymi zaletami SMPS porów-

nywalnymi z konwencjonalnymi zasi-

laczami są:

• niska waga,

• zredukowana objętość,

• wysoka sprawność,

• mała pojemność kondensatorów

ﬁltrujących dla wysokich czę-

stotliwości załączania,

• brak słyszalnych zakłóceń, co

spowodowane jest tym że czę-

stotliwość załączania znajduje

się poza obszarem słyszalności,

• prosta obsługa różnych wyjść

napięciowych,

• łatwe regulowanie dużych na-

pięć sieciowych.

Niestety, nie ma róży bez kol-

ców, więc teraz wymienię główne

wady zasilaczy SMPS, a oto i one:

• generowanie zakłóceń w szero-

kim paśmie,

• duża liczba podzespołów,

• wolna odpowiedź impulsowa,

Tab. 7. Cechy transformatorów stosowanych w zasilaczach impulsowych różnych

typów

Kryteria wyboru Rodzaje transformatorów

Transformator typu

ﬂyback

Jedno–impulsowy

transformator typu

forward

Push/pull transformator

typu forward

Prostota obwodu korzystne

przeciętne

niekorzystne

Liczba elementów korzystne

przeciętne

niekorzystne

Zakres poziomu mocy korzystne

przeciętne

niekorzystne

Zniekształcenia napięcia

wyjściowego

niekorzystne przeciętne

korzystne

Objętość

niekorzystne przeciętne

korzystne

Wysoka moc niekorzystne przeciętne

korzystne

Wysokie napięcie korzystne

przeciętne

Różnorodne wyjścia korzystne

przeciętne

• skomplikowany ﬁltr

wejściowy i wyjścio-

wy.

Różne typy zasilaczy

stosowane są w zależno-

ści od wymaganej mocy

wyjściowej, a kryteria

wyboru dla różnych ro-

dzajów transformatorów

przedstawiono na rys. 27 .

W tab. 7 zestawiono za-

lety i wady transformato-

rów stosowanych w za-

silaczach impulsowych

różnych typów.

Jacek Abramowicz

www.FERYSTER.pl

Rys. 27. Kryteria doboru transformatorów w zasila-

czach impulsowych

106

Elektronika Praktyczna 3/2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: