37. Принцип построения импульсных стабилизаторов напряжения.

В стабилизаторах с импульсным регулированием регулирующий элемент заменяется ключом, что сводит к минимуму рассеиваемую в нем мощность. Ключ может подсоединять или отсоединять нагрузку, тем самым, регулируя среднюю мощность, забираемую ею от источника. По существу, меняется режим работы регулирующего элемента (транзистора) с непрерывного на импульсный [1, 2]. Такие стабилизаторы получили наименование импульсных. Если источник постоянного тока подключать к нагрузке с помощью периодически замыкаемого и размыкаемого ключа, то среднее значение напряжения на нагрузке составит , где tи - длительность импульса замкнутого состояния ключа; Т - период коммутации; i(t) - текущее значение тока. Напряжение на нагрузке определяется как напряжением источника Е, так и соотношением интервалов, в течение которых ключ замкнут и разомкнут. Воздействуя на длительность замыкающих ключ импульсов, можно регулировать напряжение на нагрузке и, следовательно, поддерживать его постоянным при изменениях первичного напряжения Е. Если параллельно нагрузке подключить конденсатор достаточно большой емкости, то переменная составляющая тока контура будет замыкаться через него, а пульсации напряжения на нагрузке будут незначительны. Преобразование сигнала ошибки, являющегося медленно меняющимся постоянным напряжением, в импульсную последовательность с переменной скважностью, необходимую для управления ключом, производится в специальном импульсном устройстве, входящем в цепь обратной связи стабилизатора. Эти устройства и цепи образуют схему управления. Работой ключа можно управлять разными способами. Если импульсное устройство создает на своем выходе импульсную последовательность с постоянным периодом повторения и меняющейся в зависимости от сигнала ошибки длительностью импульса, то такую схему называют стабилизатором с широтно-импульсной модуляцией. Если же импульсное устройство замыкает ключ при напряжении на выходе, меньшем некоторого порога, и размыкает его при превышении порога, то такую схему называют релейным или двухпозиционным стабилизатором. Если регулирование напряжения происходит в результате изменения частоты следования импульсов, то такую схему называют стабилизатором с частотной модуляцией. Наибольшее распространение получил принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ), Цепи и элементы, через которые проходит ток нагрузки, принято называть силовой частью (блоком) стабилизатора. Как было сказано выше, в импульсных стабилизаторах напряжения (ИСН) регулирующий элемент (транзистор) работает в режиме переключений. В этом режиме рабочая точка транзистора большую часть периода коммутации находится в области насыщения или отсечки, а зону активной области проходит с высокой скоростью только в моменты переключения. Причем значение средней за период коммутации мощности, рассеиваемой на регулирующем транзисторе, намного меньше, чем при его работе в непрерывном режиме. Поэтому импульсные стабилизаторы напряжения по сравнению с непрерывными имеют более высокий КПД и, при высокой частоте переключения, лучшие массогабаритные показатели. Недостатки импульсных стабилизаторов: более сложная схема управления, повышенный уровень шумов» радиопомех и пульсации выходного напряжения, а также худшие динамические характеристики.

Ощутимым недостатком импульсных стабилизаторов является наличие на выходе высокочастотных пульсаций, что заметно сужает область их практического использования - чаще всего импульсные стабилизаторы используют для питания устройств на цифровых микросхемах.