4. Лінійні й імпульсні джерела вторинного електроживлення

Як відзначалося вище, стабілізовані ДЖ за характером стабілізації напруги поділяються на джерела з безперервним (лінійним) і імпульсним регулюванням. Аналогічно будь-які (стабілізовані або дестабілізовані) ДЖ прийнято ділити на лінійні та імпульсні.

Рисунок 1.3 – Спрощена функціональна схема лінійного стабілізованого джерела живлення

У лінійних ДЖ змінна напруга мережі живлення перетворюється трансформатором, випрямлюється, піддається низькочастотної фільтрації та стабілізується (рис.1.3.). У дестабілізованих ДЖ навантаження підключається безпосередньо до виходу фільтра низької частоти. У стабілізаторах лінійних ДЖ здійснюється безперервне регулювання: послідовно або паралельно з навантаженням включається регулюючий елемент (транзистор), керований сигналом зворотного зв'язку, за рахунок чого вихідна напруга підтримується на постійному рівні.

Відмінна риса лінійних стабілізаторів напруги полягає в тім, що їхня вихідна напруга завжди нижче нестабілізованної вхідної напруги. Крім цього вихідна напруга Uвых завжди має однакову полярність із вхідною напругою Uвх, а сам стабілізатор безупинно розсіює потужність де Iвых - вихідний струм (струм навантаження).

Імпульсні ДЖ безпосередньо випрямляють і фільтрують напругу живлення змінного струму без використання первинного силового трансформатора, що для частоти 50 Гц має значні вагу та габарити. Випрямленний і відфільтрований постійний струм комутується потужним електронним ключем, потім перетвориться високочастотним трансформатором, знову випрямлюється і фільтрується (рис.1.4).

Рисунок 1.4 – Спрощена функціональна схема імпульсного джерела живлення В - випрямляч; ФНЧ - фільтр низької частоти; КРЭ - ключовий регулюючий елемент; Т - трансформатор

Електронний ключ керується спеціальним сигналом , що формується схемою керування. У пристрої може бути зворотний зв'язок по напрузі, завдяки якій стабілізується вихідна напруга (керуючий сигнал формується залежно від різниці напруг вихідного й опорного). Через високу частоту перемикання (від 20 кГц і вище), трансформатори й конденсатори фільтрів мають набагато менші розміри, ніж їх низькочастотні (50 Гц) еквіваленти. Перевагою імпульсних ДЖ є високий ККД - 60 - 80% (ККД лінійних ДЖ, як правило, не перевищує 40 - 50%).

Для живлення РЕА використовуються три типи імпульсних електронних пристроїв, що використовуються в якості ДЖ:

перетворювач - змінний струм/постійний струм (AC-DC конвертори),

перетворювач - постійний струм/постійний струм (DC-DC конвертор),

перетворювач - постійний струм/змінний струм (DC-AC перетворювач або інвертор).

Кожний тип пристроїв має власні певні області застосування.

Імпульсні стабілізатори (DC-DC конвертори), на відміну від аналогічних лінійних пристроїв можуть:

1. забезпечувати вихідну напруга, що перевищує по величині вхідну;

2. інвертувати вхідну напругу (полярність вихідної напруги стає протилежної полярності вхідній напрузі).

DC-DC конвертори використовують принцип дії імпульсних ДЖ, але застосовуються для того, щоб перетворювати одну постійну напругу в іншу. Такі перетворювачі використовуються, здебільшого, там, де РЕА повинна живитись від хімічного джерела струму або іншого автономного джерела постійного струму.

Інтегральні DC-DC конвертори широко використовуються для перетворення й розподілу постійної напруги живлення, що надходить у систему від мережевого ДЖ або батареї.

Інше розповсюджене застосування для DC-DC конверторів, це перетворення напруги батареї (1.5, 3.0, 4.5, 9, 12, 24 В) у напругу іншого номіналу. При цьому вихідна напруга може залишатися досить стабільною при значних коливаннях напруги батареї. Наприклад, напруга 12-ти вольтової автомобільної акумуляторної батареї в процесі роботи може змінюватися в межах від 6 до 15 В.