Каждый человек постоянно сталкивается с импульсными блоками питания: зарядки от ноутбуков и телефонов, БП светодиодных лент и компьютера. В случае поломки, рекомендуется хотя бы теоретически ознакомиться с их составляющими и принципом работы, если вы хотите произвести ремонт и диагностику. Здесь вы узнаете, что такое импульсные блоки и источники питания, а также отличиях от трансформаторных.
Что делает импульсный блок питания (ИБП)
Чтобы понять, что делает ИБП, нужно выяснить, как устроен режим передачи энергии. В импульснике присутствует генератор импульсов, который расположен сразу за преобразователем постоянного напряжения. Он создает положительные квадратные импульсы, которые затем идут на трансформатор. Там напряжение заново преобразуется в переменное, но с другим синусом. Уже оттуда ток идет на выходной преобразователь постоянного напряжения.
В результате образуется отрицательная обратная связь (ООС). Она способствует стабилизации напряжения и отсутствию скачков.
Высокая стабилизация необходима в технике, где невозможно установить мощный сетевой фильтр помех и скачков напряжения. Сюда относятся компьютеры, ноутбуки, телефоны и прочая мобильная техника.
Отличие от трансформатора
Понять, как работает трансформаторный блок питания несложно:
- Ток попадает на катушку трансформатора, где, в зависимости от назначения БП, повышается или понижается напряжение, при этом оставаясь переменным.
- Затем идет диодный мост – преобразователь. Его задача инвертировать переменное напряжение в постоянное.
- Последний блок – конденсатор, который сглаживает импульсы.
Минусов у такого БП несколько:
- Больший размер. В этой схеме питания не предусмотрен стабилизатор (за исключением выходного конденсатора).
- Стабилизация трансформаторов крайне сомнительная. Они чаще пропускают скачки, из-за чего возможна поломка техники.
В импульсных блоках питания принцип работы несколько другой: генератор создает собственный такт, который стабилизирует вольтаж. Возможно использовать миниатюрные трансформаторы, при этом не теряя мощности. Используются ключевые элементы стабилизации.
Преимущества и недостатки импульсных блоков питания
Преимущества:
- Меньший размер. По определению импульсные БП меньше и легче, чем трансформаторные.
- Высокий КПД. У среднего ЗУ смартфона он будет составляет 98%. Причина в меньших потерях, опять же в связи с генератором и миниатюрным трансформатором.
- Цена. ИБП немного дешевле, отчасти из-за меньшего кол-ва меди в составе.
- Универсальность. Купить импульсники можно для сверхузких задач. Они все чаще встречаются в робототехнике и электронике, поэтому их разнообразие несопоставимо с трансформаторами или линейниками.
Недостатки:
- Одноразовость. В схемах дешевых импульсных блоков питания для телефонов гальваническая развязка отсутствует, поэтому ремонту они почти не подлежат. Впрочем, это нивелируется малой ценой.
- Помехи. Высокочастотные помехи в импульсниках присутствуют всегда. Правда, в дорогих схемах они активно подавляются.
Схемы импульсных блоков питания
Схемотехника импульсных блоков питания поможет, если вы планируете самостоятельный ремонт. Нижеуказанные подсказки помогут разобраться в схематических указаниях.
Входной фильтр
Блок, отвечающий за чистку высокочастотных помех. Обычно – это дроссель с парой конденсаторов, которые подавляют лишние шумы.
Цель фильтра с представленной схемы – гасить собравшиеся помехи между фазой и нейтралью. Для этих целей устанавливаются Х-типа конденсаторы.
Сетевой выпрямитель и сглаживающий фильтр
Задача сетевого выпрямителя в инвертировании переменного напряжения в постоянное. Обычное сетевое электричество представляет собой синус, который то возникает над осью, то «ныряет» за нее. Выпрямитель же отсекает часть синусоидального сигнала, создавая следующую осциллограмму.
На схеме изображено два типа примитивных выпрямителей:
- На одном диоде. В промышленных изделия не встречаются. Как видно на картинке, он просто отсекает отрицательный сигнал, образуя импульсы.
- Диодных мост. Создает ровные импульсы без пропусков. Встречается повсеместно.
Инвертор или блок ключей
Инвертор – тот самый генератор импульсов. Состоять может из:
- Комбинации транзисторов. Они запускаются попеременно, создавая необходимую пульсацию.
- Микросхема. Фактически – это то же самое, но заключенное в один корпус. Встречается чаще, т.к. занимает меньше места и дешевле стоит.
Микросхемное выполнение также называют ШИМ (широтно-импульсная модуляция). В продаже встречаются разные ШИМ-контроллеры, с конкретными характеристиками. Некоторые могут работать даже с однодиодными выпрямителями.
Силовой трансформатор
Трансформатор – часть схемы, который приводит напряжение к необходимому значению. Например, ноутбук работает от 24В, а в розетке 220В. Проходя через катушку трансформатора, вольтаж сокращается до необходимого значения.
Обратите внимание, как работает импульсный блок питания. После блока ключей напряжение опять становится переменным, и таким поступает в трансформатор.
Выходной выпрямитель и фильтр, стабилизатор
Здесь напряжение опять проходит через диодный мост и становится постоянным. На самом выходе стоит конденсатор, который гасит оставшиеся помехи.
