Импульсный стабилизированный источник питания — это тип источника питания, который работает с использованием транзисторов переключения для управления выходным напряжением источника питания, чтобы достичь стабильного выхода. Его принцип работы можно разделить на следующие аспекты:
1. Классификация источников питания со стабилизированным импульсным напряжением
Прежде чем понять принцип работы импульсных источников питания, нам нужно сначала понять классификацию импульсных источников питания. В зависимости от различных режимов работы импульсные источники питания можно разделить на импульсные источники питания переменного тока и постоянного тока и импульсные источники питания постоянного тока.
Импульсный источник питания переменного тока в постоянный: входное напряжение представляет собой переменный ток, который выпрямляется, фильтруется и контролируется переключателями во входной цепи для преобразования переменного тока в стабильный постоянный ток на выходе.
Импульсный источник питания постоянного тока: входное напряжение представляет собой постоянный ток, который обрабатывается путем переключения, фильтрации и т. д. во входной цепи, а затем выдает стабильный постоянный ток для питания нагрузки.
2. Принцип работы переключающей трубки
В импульсных источниках питания применение транзисторов переключения является обязательным. Транзистор переключения обычно относится к полупроводниковым компонентам, таким как транзисторы, силовые полевые транзисторы, биполярные транзисторы с изолированным затвором и т. д. Он обладает характеристиками низкого статического потребления энергии, высокой скорости переключения и сильной управляемости.
Когда мы хотим контролировать напряжение, первым шагом является установление выходного напряжения источника питания выше или равного требуемому напряжению. В это время будет включена трубка переключателя, и ток поступит в индуктор через трубку переключателя. Когда ток проходит через индуктор, образуется магнитное поле, и на проводах, окружающих индуктор, генерируется электродвижущая сила. Эта электродвижущая сила образует так называемые колебания контура на конденсаторе, генерируя периодические резонансные напряжения. Когда трубка переключателя выключена, ток в индукторе внезапно прерывается, и магнитная энергия, накопленная в индукторе, заставляет ток продолжать течь, который затем потребляется нагрузкой через выходную клемму и выдает фиксированное напряжение. Повторяя этот процесс, можно сформировать стабильное и контролируемое выходное напряжение.
3. Реализация схемы регулирования коммутационного напряжения
Мы знаем, что скорость переключения трубки переключения очень высокая, что позволяет достичь высокочастотного переключения и имеет преимущества энергосбережения, стабильности и высокой эффективности. В блоке питания с импульсным стабилизатором первым шагом является проектирование схемы импульсного стабилизатора для управления транзистором переключения. Затем достигается стабильное выходное напряжение с помощью фильтрации, обратной связи по контуру и других методов.
В импульсных стабилизированных источниках питания обычно используются схемы с импульсной стабилизацией, включающие схемы с диодной стабилизацией, схемы с индукторной стабилизацией, схемы с магнитной стабилизацией и т. д. Среди них наиболее распространенной является схема с индукторной стабилизацией.
Схема индуктивного регулятора напряжения в основном состоит из переключающих трубок, индукторов, конденсаторов, диодов и выходных цепей. Принцип ее работы такой же, как и выше. Когда переключающая трубка проводит, выходное напряжение может быть стабилизировано через индуктор, а затем подано на нагрузку через выходную цепь. Когда переключающий транзистор выключен, энергия внутри индуктора может быть преобразована в выходное напряжение через диод и стабилизирована.
Импульсные стабилизированные источники питания малой и средней мощности могут управляться непосредственно транзисторными цепями, в то время как импульсные стабилизированные источники питания большой мощности требуют использования микросхем управления или аналоговых цепей управления для достижения точного управления.