Принцип работы импульсного блока питания телевизора: схема, неисправности и ремонт

Как устроен и работает импульсный блок питания в телевизоре. Какие бывают типичные неисправности блока питания телевизора. Как определить поломку блока питания и отремонтировать его своими руками. Когда нужно обращаться к мастеру для ремонта блока питания.

Устройство и принцип работы импульсного блока питания телевизора

Импульсный блок питания является важнейшим узлом современного телевизора. Его основная задача — преобразовать переменное сетевое напряжение 220В в постоянные напряжения, необходимые для работы всех узлов телевизора.

Основные элементы импульсного блока питания телевизора:

• Входной выпрямитель
• Высоковольтный конденсатор
• Силовой ключ (MOSFET-транзистор)
• Импульсный трансформатор
• Выходные выпрямители
• ШИМ-контроллер
• Цепь обратной связи

Принцип работы импульсного блока питания телевизора заключается в следующем:

1. Сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается конденсатором
2. ШИМ-контроллер формирует управляющие импульсы для силового ключа
3. Силовой ключ коммутирует постоянное напряжение, формируя импульсы
4. Импульсы поступают на первичную обмотку трансформатора
5. Во вторичных обмотках формируются импульсы пониженного напряжения
6. Выходные выпрямители преобразуют импульсы в постоянное напряжение
7. Цепь обратной связи корректирует работу ШИМ-контроллера

Такая схема позволяет получить высокий КПД и малые габариты блока питания по сравнению с трансформаторными линейными блоками питания.

Типичные неисправности блока питания телевизора

Наиболее распространенные поломки импульсного блока питания телевизора:

• Выход из строя силового ключа (MOSFET-транзистора)
• Пробой или высыхание электролитических конденсаторов
• Неисправность ШИМ-контроллера
• Пробой диодов выходных выпрямителей
• Обрыв или межвитковое замыкание в импульсном трансформаторе
• Выход из строя элементов цепи обратной связи

Внешние признаки неисправности блока питания телевизора:

• Телевизор не включается, индикатор не светится
• Телевизор включается, но сразу выключается
• Есть индикация, но изображение не появляется
• Искажение изображения, помехи на экране
• Нестабильная работа, самопроизвольные выключения

Диагностика неисправностей блока питания телевизора

Для определения причины поломки блока питания телевизора необходимо выполнить следующие действия:

1. Визуально осмотреть плату на наличие вздувшихся конденсаторов, следов перегрева, прогара
2. Проверить целостность предохранителей и входных элементов
3. Измерить напряжение на выходе выпрямителя (должно быть около 310В)
4. Проверить работу ШИМ-контроллера осциллографом
5. Измерить выходные напряжения блока питания
6. Прозвонить силовой ключ и выходные диоды
7. Проверить импульсный трансформатор на обрыв и КЗ обмоток

При отсутствии необходимых измерительных приборов и навыков самостоятельная диагностика может быть затруднительна. В этом случае рекомендуется обратиться к профессиональному мастеру по ремонту телевизоров.

Ремонт импульсного блока питания телевизора своими руками

Некоторые неисправности блока питания телевизора можно устранить самостоятельно при наличии паяльника и минимального набора инструментов:

• Замена вздувшихся электролитических конденсаторов
• Замена перегоревших предохранителей
• Перепайка холодных паек
• Замена силового ключа (MOSFET-транзистора)
• Замена выходных диодов

При самостоятельном ремонте необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

• Обязательно отключить телевизор от сети
• Разрядить высоковольтные конденсаторы
• Использовать паяльник с заземленным жалом
• Не касаться элементов схемы руками
• Заменять детали только на аналогичные по параметрам

Если неисправность устранить не удалось, или нет уверенности в своих силах, лучше доверить ремонт специалисту. Неквалифицированное вмешательство может привести к более серьезным поломкам.

Когда необходимо обращаться в сервис для ремонта блока питания

Ремонт блока питания телевизора лучше доверить профессионалам в следующих случаях:

• Нет опыта ремонта электроники и паяльных работ
• Отсутствуют необходимые инструменты и измерительные приборы
• Неисправность не удалось устранить самостоятельно
• Телевизор на гарантии (вскрытие приведет к ее потере)
• Блок питания залит компаундом
• Требуется замена дорогостоящих компонентов

Квалифицированный мастер сможет быстро выявить причину неисправности, подобрать и заменить вышедшие из строя детали. Это позволит восстановить работоспособность телевизора и продлить срок его службы.

Профилактика неисправностей блока питания телевизора

Чтобы снизить вероятность выхода из строя блока питания телевизора, рекомендуется соблюдать следующие правила:

• Использовать стабилизатор напряжения для защиты от скачков в сети
• Не закрывать вентиляционные отверстия в корпусе телевизора
• Регулярно очищать телевизор от пыли
• Выключать телевизор из розетки во время грозы
• Не допускать длительной непрерывной работы телевизора
• Своевременно проводить профилактическое обслуживание

Соблюдение этих несложных рекомендаций поможет значительно увеличить срок службы блока питания и телевизора в целом.

Заключение

Импульсный блок питания является важнейшим узлом современного телевизора. Понимание принципов его работы помогает выявить причины возможных неисправностей. При наличии опыта и инструментов некоторые поломки можно устранить самостоятельно. В сложных случаях ремонт блока питания телевизора лучше доверить профессионалам.

схема. Замена адаптера. Принцип работы импульсного блока питания. Почему сетевой адаптер сгорел? Его устройство

Одна из самых распространенных проблем с телевизорами связана с неисправностью блока питания. Обычно его ремонт требуется в том случае, если любой из элементов платы выходит из строя, и, как правило, это отнюдь не самый трудоемкий и дорогой вид работ. Однако заниматься им могут только специалисты, поскольку любые некорректные действия с БП могут привести к серьезным поломкам в самых разных частях аппарата.

О том, что такое блок питания, для чего нужен, и как понять, что он неисправен, пойдет речь в нашей статье.

Что это такое?

В самом общем смысле блок питания представляет из себя источник электричества, который снабжает телевизор необходимым током. Этот модуль позволяет преобразовывать сетевое напряжение до значений, необходимых для полноценного функционирования техники. Как правило, БП включен в комплектацию антенн с усилителем для того, чтобы улучшать прием сигнала.

Блоки питания – универсальные приборы, они могут устанавливаться в других приспособлениях: для улучшения качества сигнала сотовой, спутниковой связи и даже интернета. БП незаменим в ситуации, когда используется Wi-Fi-адаптер, кстати, он также представляет из себя одну из разновидностей антенн. Проще говоря, везде, где используются радиоволны и имеется принимающая антенна, нужен блок питания.

Но мы рассмотрим только те его разновидности, которые требуются для бесперебойной работы телевизионной техники.

Обращаем внимание: актуальность установки и поддержания работоспособности БП прямо связана с тем, что в его отсутствие и починить его бывает очень затратно или даже невозможно.

Телевизионный блок питания выполняет три основные функции:

• преобразование энергии подачи тока в аппаратуру;
• защита от помех подпитывающего напряжения;
• поддержание необходимого уровня напряжения внутри самого телевизора.

Наибольшее распространение получили современные системы, работающие от стандартных сетей в 220 Вт. Такие элементы бывают встроенными в единую конструкцию антенны либо располагающимися отдельно, когда подключение осуществляется через порт.

Если речь идет о встроенных моделях, то обычно применяется

бестрансформаторная схема. В этом случае преобразование энергии осуществляется за счёт широтно-импульсной модуляции. Такие блоки питания включаются в самую обычную розетку, их рассчитанная мощность составляет 10 Вт. Этого параметра вполне достаточно для того, чтобы обеспечить питание антенны. Подобные элементы довольно компактны и не занимают много места, но в случае неисправности незамедлительно приводят к выводу из строя всей системы приема сигнала.

Поэтому бывает более практичным приобрести внешние устройства. Они ориентированы на то, что в случае выхода из строя БП некоторый сигнал всё же будет сохранён, хотя, безусловно, хорошим он не будет. В любом случае еще одно достоинство наружных блоков питания сводится к тому, что их можно быстро и просто заменить при необходимости.

Схема работы базируется на трансформаторе. При этом выходное напряжение БП стабилизируется параболическим образом, типовыми параметрами для выходного напряжения стали значения 24, а также 18, 12 и 5 Вт. Более точные цифры определяются в зависимости от технико-эксплуатационных параметров антенны.

Устройство и принцип работы

Чаще всего плата блока питания представляет собой отдельный электронный модуль. Это является отличительной чертой любого телевизора с небольшой диагональю экрана, а в более крупных моделях она встроена.

Любая плата блока питания имеет следующие составляющие:

• трансформатор;
• сетевой фильтр;
• узлы рабочего и дежурного режима;
• модуль предохранения от перегрузки;
• радиаторы, то есть элементы охлаждения.

Принцип работы блока питания сводится к приведению подаваемого сетевого напряжения к тому виду, который будет удовлетворять требованиям энергоснабжения базовых электронных узлов телевизионной техники, в том числе и его матрицы.

Важно: величина и параметры питающих потенциалов должны в точности соответствовать как самим рабочим напряжениям, так и их эпюрам.

В большинстве случаев они указываются непосредственно на каждое предлагаемое устройство.

Как подключить?

Рассмотрим подробнее, как подсоединить БП. В большинстве случаев в активную антенну усилитель уже вмонтирован. А вот в пассивной – его нет. Чтобы его подключить, в первую очередь необходимо собрать антенный кабель со штекером, который будет предназначен для данных целей. Рассмотрим, как это сделать.

Сначала следует подготовить сам кабель, то есть зачистить его. Для этого острым канцелярским ножом либо скальпелем выполняют тонкий разрез по окружности на удалении 1,5 см от края кабеля. При выполнении этой работы очень важно быть аккуратным и постараться не повредить волоски экранированной оплётки, расположенной сразу под изоляционным слоем.

После того как эти действия будут выполнены, упомянутые волоски нужно осторожно отогнуть, а расположенный около них кусок фольги убрать.

Отступив от загнутого края оплетки примерно 5 мм, необходимо сделать ещё один срез по окружности. Он необходим для того, чтобы удалить внутренний изоляционный слой. После этого кабель, подготовленный к монтажу, следует просунуть под соответствующие крепежи в коробке БП и затянуть винтами.

Обращаем особое внимание на то, что когда подключается провод, его металлизированная оплетка непременно должна иметь контакт с залуженной площадкой, которая является обязательным элементом конструкции любого корпуса БП. Если этого не сделать, то питание на антенну попросту не будет поступать. Нужно учесть и тот факт, что кабельная оплетка ни в коем случае не должна соприкасаться с центральной жилой самого провода. Если это случится, то произойдет короткое замыкание, и индикатор работы модуля не будет функционировать.

Для сведения: при корректном подсоединении блока питания с самим антенным кабелем после выполнения всех необходимых настроек телевизор обычно показывает намного больше каналов, чем прежде.

Как проверить на исправность?

В общем виде наружная диагностика возможных неисправностей и поломок блока питания выглядит следующим образом.

Если внешний вид конденсаторов вызывает у вас хоть какие-то подозрения, то их необходимо сразу же снять и заменить.

Вы заметили перебои с работой дежурного режима – нужно сразу же проверить напряжение на управляемом стабилитроне. Если на выходе данного узла напряжение будет отсутствовать либо иметь слишком низкие значения, следовательно, режим работы нарушен.

Для того чтобы восстановить функциональность элемента, необходимо удостовериться в работоспособности всех остальных деталей схемы. Для этого следует выпаять один контакт подозрительного конденсатора либо резистора, все сгоревшие элементы удалить полностью и сразу же заменить новыми. Если вы увидите участок некачественной пайки – это место нужно залудить с флюсом, а после удостовериться в том, что контакты прочно зафиксированы в зоне крепления.

О восстановлении работоспособности схемы БП и возвращении дежурного режима укажут появление напряжение в 5 В, а также мигание красного светового индикатора на лицевой панели телевизора.

Обращаем внимание на то, что при каждой замене остальных подозрительных элементов необходимо сразу же выполнять проверку – произошли ли изменения на выходе блока питания.

О том, что функциональность оборудования возвращена, можно судить по нормальному включению телевизора и поступлению качественного аудио- и видеоряда.

Возможные неисправности и их причины

О том, что блоку управления телевизором необходим ремонт, могут указать следующие признаки:

• телевизор не включается при нажатии кнопки, при этом светодиодная индикация-лампочка на корпусе не загорается;
• лампочка загорается, но техника не запускается;
• изображение идёт с большим отрывом от звука;
• возникают значительные помехи – возможны изломы и полосы на экране;
• искажение звука – телевизор пищит, тарахтит, издает другие шумы.

Все перечисленные неисправности БП могут быть вызваны несколькими причинами, среди которых выделяют:

• устройство уходит в защиту вследствие короткого замыкания, которое привело к перегоранию БП или отдельных его компонентов;
• нестабильная подача напряжения в сети;
• перегорание предохранителя;
• полный или частичный износ конденсаторов.

Чтобы запустить телевизор и получить полноценное качественное изображение, попробуйте несколько раз повторить включение и выключение агрегата.

Обращаем особое внимание на то, что любые самостоятельные попытки починки телевизора, как правило, приводят только к усугублению проблем с электронными элементами системы или даже полному выходу их из строя. Любые неправильные действия влекут за собой необходимость замены телевизионной материнской платы, стоимость которой доходит до 70% стоимости всего агрегата.

Все элементы сложного электронного оборудования необходимо ремонтировать с точным соблюдением всех правил техники безопасности, в частности, следует предварительно разрядить входные конденсаторы. Не имея специального опыта подобных работ и знаний, вы можете причинить вред не только самому телевизору, но и своему здоровью.

О том, каков принцип работы у блока питания для телевизора, смотрите в следующем видео.

принцип работы, возможные причины неисправности

Сегодня на рынке можно увидеть разнообразие телевизоров. Порой, выбрать телевизор из такого огромного выбора непросто. А уж тем более, знать по какой схеме они работают, это вообще «тёмный лес».

Содержание статьи

Какая схема блока питания у телевизора?

Блок питания – почти самая важная и главная деталь в телевизоре, так как от неё работает всё устройство. Он вырабатывает напряжение, для ламп в телевизоре. Схема блока питания или принцип работы состоит из напряжения 2 полупероидных выпрямителей. Выпрямители соединены последовательно. Если не будет работать хоть одна любая деталь, то подействуют неполадки и дефекты на всю работу системы. Поэтому за исправностью всего блока питания нужно внимательно следить и давать периодический отдых. Если телевизор не включается и никак не хочет работать кнопка Pover, то это может говорить об испорченности блока питания. Цепи питания имеют фильтр на трансформаторе и конденсаторе. Вход сети защищён предохранителем, а если нужно отключиться тумблером. Трансформатор нужен для полной нагрузки, его напряжение остаётся пониженным, что не мешает трудоспособности и перегреву.

Диодный мост идёт без радиатора. Напряжение 2 трансформатора, выпрямленное им, сглаживается 2 конденсатором, а огрехи сети фильтрует 3 конденсатор. Для уменьшения напряжения в цепи предусмотрен конденсатор большой ёмкости.

Чтобы наладить схему телевизора знать ничего не нужно. Просто настроить к выходу 12 Вольт нагрузку, в виде лампы от фар машины, и 2 регулятором поставить напряжение в 12, 6 Вольт. Резистор должен стоять так, чтобы при нагрузке ток прекратил расти при повороте движка резистора.

Принцип работы

Импульсный блок питания отличается выпрямлением сетевого напряжения, а затем преобразованием в высокочастотное напряжение. Оно может понизиться до необходимых значений, выпрямится и профильтруется. Сначала ток проходит на мостовой двигатель. Сразу действует ограничитель напряжения (предохраняет). Дальше он идёт через фильтры, где он преобразуется. Для зарядки резисторов нужны конденсаторы. Узел запускается после пробоя динистора. Позже в блоке питания происходит отпирание транзистора.

Если появилась генерация, то диоды начнут работать. Они будут соединены катодами. Посредством отрицательного потенциала можно запереть динистр. В придачу получается ограничение. Чтобы не допустить насыщение транзисторов, есть предохранители, которые работают после пробоя. Для противоположной работы нужен трансформатор. На выходе ток выходит через конденсаторы.

Возможные причины неисправности

Важно, что при неисправности блока питания, нужно понимать, не всегда можно отремонтировать. Иногда нужно и заменять. Бывают блоки, которые просто не подлежат ремонту, а в основном их меняют на новые (чаще залитые компаундом).

Если телевизор не включается, а светодиод горит, но нет перехода в спящий режим, есть помехи в изображении и фоне, есть звук, но не показывает изображение, то нужно обратиться к профессиональному мастеру.

Причины поломки:

1. Низкая выработка схем.
2. Брак компонентов.
3. Работа телевизора в недопустимых условиях.
4. Наличие тепловыделяющих элементов, превышение нормы.
5. Износ деталей.
6. Замыкание выпрямителя.
7. Сгорание силового или ключевого транзистора.
8. Занижение сопротивления.

При перегорании предохранителя нужно смотреть электронную плату. В основном фильтрующий конденсатор вздут. Чтобы проверить высоковольтные диоды нужно использовать тестер. После, нужно вставить новый предохранитель и включить блок.

Если говорить обо всех телевизорах, то наиболее часто слабыми бывают конденсаторы фильтров. Неисправность конденсаторов выражается вздутием или вытеканием жидкости из корпуса. Для консультирования диоды выпаять, просмотреть. Дроссельную обмотку и диоды проверять тестером. Неисправные детали нужно поменять.

ВАЖНО. Нужно помнить, самостоятельно разобраться в работе и неисправностях блока питания и сделать диагностику без дополнительного оборудования будет трудно.

Ремонт телевизора включает проверку на целостность шнура, разборка приёмника и платы, осмотр блока, проверка мест пайки. Есть причину визуально выяснить не получилось, то нужно проверить работ предохранителя, диодов, конденсаторов, транзисторов. Если позволяет бюджет, то за небольшие деньги мастер всё починит.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Разбираемся с типовыми неисправностями блоков питания телевизоров

Ремонт телевизоров

По статистике сервисных центров выход из строя блоков питания является наиболее распространенной причиной неисправности телевизоров. В современных телевизорах используются импульсные блоки питания различных конструкций и схематических построений. Однако большая часть присущих им неисправностей сходна, поэтому методика борьбы с ними может использоваться в различных моделях телевизоров.

Давайте рассмотрим часто встречающиеся неисправности устройств, связанные с работой блока питания, их внешние проявления, а также способы устранения.

При включении телевизора сгорает предохранитель

Данная неисправность может быть вызвана следующими причинами:

• Проблемами в системе размагничивания кинескопа;
• Неисправностями сетевого фильтра и выпрямителя;
• Выходом из строя транзисторного ключа.

1. Для поиска причины возникновения проблемы первым делом проверяем, нет ли следов короткого замыкания в элементах сетевого фильтра и выпрямителя блока питания. 
2. Затем проверяем исправность термистора (позистора), отвечающего за правильную работу системы размагничивания экрана.
3. Убеждаемся, что транзисторный ключ и все элементы его обвязки работают правильно. Если блок питания построен на ключевой микросхеме, то проверяем ее исправность.

При этом недостаточно просто найти вышедший из строя элемент. Важно отыскать причину появления неисправности. Скажем, неисправность ключевого транзистора может быть спровоцирована резким перепадом напряжения в сети электропитания или же выходом из строя (высыханием) электролитических конденсаторов первичных цепей.

Блок питания не функционирует, сетевой предохранитель исправен

В данном случае подозрение может пасть на сетевой фильтр, элементы выпрямителя и модулятор ШИМ (широтно-импульсный), которые следует проверить на предмет обрыва.

1. Убедимся, что на сетевом конденсаторе «висит» постоянное напряжение (примерно 300 В). Если напряжения нет, то следует искать обрыв в сетевом фильтре или проверить исправность резистора.
2. Проверяем, доходит ли напряжение до транзисторного ключа. Убеждаемся, что нет обрыва в первичной обмотке импульсного сетевого трансформатора.
3. Если неисправности не обнаружены, проверяем, подаются ли импульсы на затвор транзистора, работающего в качестве ключа.
4. Не помешает проверить исправность резистора пусковой цепочки, который обычно имеет высокий номинал по сопротивлению.

Срабатывает система защиты блока питания

В этом случае следует проверить исправность и отсутствие коротких замыканий во вторичных выпрямителях и нагрузках блока питания, а также в системах защиты (цепях контроля уровня выходных напряжений) и обратной связи (модуляторе).

В выпрямителях следует особое внимание обратить на исправность диодов и фильтрующих конденсаторов, а в системе защиты надо проверит исправность оптрона и его сопутствующих элементов (обвязки). 

В цепях обратной связи проверке подлежат конденсаторы, стабилитроны и диоды. 

Напряжения на выходе блока питания не соответствуют норме

В этом случае требуется проверить исправность сетевого конденсатора, элементов обеспечения работы ШИМ-модулятора и защитного оптрона.

При периодическом возникновении проблем в блоке питания

Для поиска причин неисправности следует использовать такой алгоритм: 

• Внимательно рассмотреть места пайки элементов блока питания на предмет наличия круговых трещин;
• Отыскать в схеме блока питания элементы с почерневшим корпусом, что указывает на их перегрев;
• Если неисправность начинает проявляться только после разогрева телевизора, то вычислить виновный элемент можно его искусственным охлаждением (смачивание спиртом или ацетоном) или нагревом (паяльником). Характер поведения блока питания при этом может существенно сузить круг поиска неисправности. 

Где отремонтировать телевизор?

Импульсные блоки питания — устройство, применение, неисправности и ремонт

Среди всех блоков питания можно выделить два основных типа:

• линейные;
• импульсные (инверторные) источники.

В подавляющем большинстве случаев линейный источник питания состоит из трансформатора, преобразующего переменное напряжение, силового выпрямителя, сглаживающего фильтра и стабилизатора. Линейные блоки питания наиболее просты в схемотехническом плане и имеют низкий уровень помех.

Самый крупный недостаток — большие габариты и вес понижающего трансформатора и низкий КПД, особенно в случае большой нестабильности входного напряжения. Массивный силовой трансформатор с большой тепловой инерционностью затрудняет даже принудительное охлаждение при больших нагрузках.

Основные отличия импульсных стабилизаторов.

Импульсные источники питания тоже имеют в составе понижающий трансформатор. Только в данном случае он работает на высокой частоте и имеет несравненно меньшие габариты и массу. Малые габариты элементов облегчают отвод тепла пассивными (применение радиаторов) и активными (вентиляторы) методами.

При фильтрации и стабилизации высокочастотного напряжения с выхода импульсного трансформатора упрощается построение выходных фильтров, поскольку для фильтрации пульсаций напряжения высокой частоты нужна меньшая емкость конденсаторов.

Инверторным блокам питания присущи несколько существенных недостатков — сложное устройство, высокий уровень электромагнитных помех и, в некоторых случаях, гальваническая связь выходных и входных цепей.

Впрочем, отработанная схемотехника подобных устройств в настоящее время уже не считается сложной, а помехи снижаются путем грамотного расчета узлов и дополнительной экранировкой.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Импульсный блок питания состоит из следующих элементов:

• входной выпрямитель;
• блок конденсаторов;
• схема управления;
• выходные ключи;
• импульсный трансформатор;
• вторичные (выходные) стабилизаторы и фильтры.

За счет того, что входное напряжение сначала преобразуется в постоянное, а затем обратно в переменное, точнее, в импульсы высокой частоты, импульсный высокочастотный трансформатор имеет очень малые габариты. Трансформатор преобразует высокочастотное переменное напряжение, поступающее от мощных транзисторных выходных ключей, которые, в свою очередь управляются широтно-импульсным (ШИМ) контроллером.

Такое название схема управления получила из-за того, что изменяя частоту и ширину (длительность) импульсов, можно регулировать время открытия ключевых транзисторов, изменяя, таким образом, значение выходного напряжения.

На ШИМ — контроллер (обычно это одна специализированная микросхема), поступает напряжение обратной связи с выхода блока питания или иные управляющие сигналы. Таким образом можно получить любые алгоритмы стабилизации выходного напряжения.

Стоит отметить, что наибольшей сложностью обладают устройства, которые предназначены для формирования нескольких значений напряжения на выходе с высокими требованиями к стабильности каждого из них. Как пример можно назвать блоки питания персональных компьютеров, телевизоров и других сложных устройств.

Такие блоки питания, как зарядные устройства для мобильных телефонов или иных маломощных гаджетов содержат малогабаритные специализированные микросхемы, в которых уже интегрированы все необходимые элементы. Такие блоки содержат минимум деталей и ремонтируются только энтузиастами, поскольку стоимость отдельных элементов порой сравнима со стоимостью нового зарядного устройства.

Часто производители бытовой техники вообще не предусматривают ремонт, выполняя корпус устройства неразборным или заливая печатную плату вместе с элементами специальным компаундом.

Высокий уровень помех импульсных устройств обусловлен тем, что управляющие импульсы высокой частоты имеют практически прямоугольную форму и поэтому имеют высокий уровень гармонических составляющих в большом диапазоне частот. Мощные транзисторы в момент переключения также становятся сильными источниками электромагнитного излучения. Для снижения помех схемы обычно дополняются помехоподавляющими цепями и заключаются в экранирующий корпус.

Малые габариты устройства и наличие схемы управления позволяют дополнить схемотехнику самыми различными схемами контроля как входного, так и любых выходных цепей, включая программное управление характеристиками.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Импульсные блоки питания в настоящее время используются в подавляющем большинстве устройств мощностью от долей ватта до единиц киловатт. Верхний предел ограничен параметрами выпускаемых на текущий момент транзисторов. Это ограничение можно обойти довольно просто, соединяя несколько идентичных маломощных блоков питания параллельно.

Для одинаковой и равномерной нагрузки отдельных составляющих, они объединяются по сигналам обратной связи. Постоянное совершенствование технологии разработки и конструирования полупроводниковых приборов, создание новых классов транзисторов (IGBT, MOSFET) стимулирует создание все более мощных импульсных устройств.

Даже большое число параллельно включенных устройств по массе и габаритам значительно меньше аналогичного по мощности понижающего трансформатора стандартной частоты 50 Гц, поэтому очень часто делают некоторый избыток блоков для того, чтобы при выходе одного из них он автоматически выключался и работа устройств не нарушалась.

Сам принцип работы обеспечивает широкий диапазон допустимого входного напряжения. Например импульсные блоки питания бытовых устройств при нормальном напряжении сети 220 В, способны работать вплоть до диапазона 80 — 250 В, то есть при таких напряжениях, когда обычный линейный стабилизатор выходит из границ стабильной работы.

ТИПОВЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И РЕМОНТ

Как ни странно будет звучать, но импульсным блокам питания гораздо страшнее низкое входное напряжения, чем высокое. Верхний предел обычно ограничен номинальным напряжением электролитических конденсаторов фильтра и допустимым обратным напряжением выпрямительных диодов.

Длительная работа при пониженном входном напряжении вызывает перегрев и тепловой пробой ключевых транзисторов, поскольку, чем ниже напряжение на входе, тем больше время открытия ключей для получения нужного напряжения на выходе трансформатора.

Многие импульсные блоки питания нестабильно работают, когда нагрузка выхода имеет малое значение или вообще отсутствует. Отсутствие обратной связи на входе ШИМ контроллера приводит к тому, что транзисторные ключи полностью открываются и блок выходит из строя буквально через несколько минут. Соответствующие схемные решения позволяют избавиться от такого недостатка.

Наиболее часто неисправности импульсных блоков питания вызываются:

• выходом из строя диодов выпрямительного моста;
• электролитических конденсаторов сглаживающего фильтра;
• ключевых транзисторов.

Такое обычно происходит в случае сильно завышенного входного напряжения или длительной работы при пониженном. В подавляющем большинстве случаев даже нет необходимости в измерительных приборах — повреждения видны невооруженным глазом по разрушенным и вздувшимся элементам.

Гораздо реже выходят из строя элементы управляющей схемы (ШИМ-контроллера) и обратной связи. В данном случае без измерений не обойтись.

Крайне редки случаи повреждения импульсного трансформатора. Обычно их габариты позволяют выполнять сборку с большими запасами по току и мощности. Поэтому неисправности случаются только при некачественном выполнении.

Практика ремонтов показывает, что львиная доля неисправностей происходит по причине крайне низкого качества некоторых типов электролитических конденсаторов.

Падение емкости или большое внутреннее сопротивление конденсаторов выходных цепей может приводить к неправильной работе обратной связи, в результате чего выходное напряжение перестает соответствовать норме.

В некоторых случаях конденсаторы могут вызывать срабатывание защиты. Внешне неисправные конденсаторы могут иметь вздутие на торцах корпуса. Такие элементы следует менять на исправные, не тратя время на их проверку.

Обычно ремонт серьезных импульсных блоков питания требует несколько большей квалификации специалистов, чем ремонт традиционных схем и требует таких измерительных приборов, как осциллограф.

Внимание!

Часть элементов схемы блока питания находится под напряжением сети. Это выпрямительные диоды, конденсаторы, ключевые транзисторы и первичная обмотка импульсного трансформатора.

Ремонт таких устройств можно выполнять только при отключенном блоке с разряженными конденсаторами фильтра. В крайнем случае можно производить некоторые работы и под напряжением, но только с обязательной гальванической развязкой блока от питающей сети через разделительный трансформатор.

Для исключения попадания электромагнитных помех в питающую сеть, на входе блока обычно ставят помехоподавляющий фильтр, элементы которого соединены непосредственно с экранирующим кожухом. Таким образом, кожух оказывается гальванически связан с проводами питающей сети.

При прикосновении к корпусу прибора можно получить удар электрическим током, опасным для жизни. Для обеспечения безопасности, все импульсные блоки питания должны быть в обязательном порядке заземлены или иметь корпус из изоляционного материала.

Современное бытовое оборудование и часть промышленного позволяют производить заземление непосредственно через шнур питания. Для этого в паре розетка — вилка предусмотрены отдельные контакты для подключения заземления.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Принцип работы импульсных блоков питания. Схема импульсного блока питания

Блоки питания всегда являлись важными элементами любых электронных приборов. Задействованы данные устройства в усилителях, а также приемниках. Основной функцией блоков питания принято считать снижение предельного напряжения, которое исходит от сети. Появились первые модели только после того, как была изобретена катушка переменного тока.

Дополнительно на развитие блоков питания повлияло внедрение трансформаторов в схему устройства. Особенность импульсных моделей заключается в том, что в них применяются выпрямители. Таким образом, стабилизация напряжения в сети осуществляется несколько другим способом, чем в обычных приборах, где задействуется преобразователь.

Устройство блока питания

Если рассматривать обычный блок питания, который используется в радиоприемниках, то он состоит из частотного трансформатора, транзистора, а также нескольких диодов. Дополнительно в цепи присутствует дроссель. Конденсаторы устанавливаются разной емкости и по параметрам могут сильно отличаться. Выпрямители используются, как правило, конденсаторного типа. Они относятся к разряду высоковольтных.

Работа современных блоков

Первоначально напряжение поступает на мостовой выпрямитель. На этом этапе срабатывает ограничитель пикового тока. Необходимо это для того, чтобы в блоке питания не сгорел предохранитель. Далее ток проходит по цепи через специальные фильтры, где происходит его преобразование. Для зарядки резисторов необходимо несколько конденсаторов. Запуск узла происходит только после пробоя динистора. Затем в блоке питания осуществляется отпирание транзистора. Это дает возможность значительно снизить автоколебания.

При возникновении генерации напряжения задействуются диоды в схеме. Они соединены между собой при помощи катодов. Отрицательный потенциал в системе дает возможность запереть динистор. Облегчение запуска выпрямителя осуществляется после запирания транзистора. Дополнительно обеспечивается ограничение тока. Чтобы предотвратить насыщение транзисторов, имеется два предохранителя. Срабатывают они в цепи только после пробоя. Для запуска обратной связи необходим обязательно трансформатор. Подпитывают его в блоке питания импульсные диоды. На выходе переменный ток проходит через конденсаторы.

Особенности лабораторных блоков

Принцип работы импульсных блоков питания данного типа построен на активном преобразовании тока. Мостовой выпрямитель в стандартной схеме предусмотрен один. Для того чтобы убирать все помехи, используются фильтры в начале, а также в конце цепи. Конденсаторы импульсный лабораторный блок питания имеет обычные. Насыщение транзисторов происходит постепенно, и на диодах это сказывается положительно. Регулировка напряжения во многих моделях предусмотрена. Система защиты призвана спасать блоки от коротких замыканий. Кабели для них обычно используются немодульной серии. В таком случае мощность модели может доходить до 500 Вт.

Разъемы блока питания в системе чаще всего устанавливаются типа АТХ 20. Для охлаждения блока в корпусе монтируется вентилятор. Скорость вращения лопастей должна регулироваться при этом. Максимальную нагрузку блок лабораторного типа должен уметь выдерживать на уровне 23 А. При этом параметр сопротивления в среднем поддерживается на отметке 3 Ом. Предельная частота, которую имеет импульсный лабораторный блок питания, равна 5 Гц.

Как осуществлять ремонт устройств?

Чаще всего блоки питания страдают из-за сгоревших предохранителей. Находятся они рядом с конденсаторами. Начать ремонт импульсных блоков питания следует со снятия защитной крышки. Далее важно осмотреть целостность микросхемы. Если на ней дефекты не видны, ее можно проверить при помощи тестера. Чтобы снять предохранители, необходимо в первую очередь отсоединить конденсаторы. После этого их можно без проблем извлечь.

Для проверки целостности данного устройства осматривают его основание. Сгоревшие предохранители в нижней части имеют темное пятно, которое свидетельствует о повреждении модуля. Чтобы заменить данный элемент, нужно обратить внимание на его маркировку. Затем в магазине радиоэлектроники можно приобрести аналогичный товар. Установка предохранителя осуществляется только после закрепления конденсатов. Еще одной распространенной проблемой в блоках питания принято считать неисправности с трансформаторами. Представляют они собой коробки, в которых устанавливаются катушки.

Когда напряжение на устройство подается очень большое, то они не выдерживают. В результате целостность обмотки нарушается. Сделать ремонт импульсных блоков питания при такой поломке невозможно. В данном случае трансформатор, как и предохранитель, можно только заменить.

Сетевые блоки питания

Принцип работы импульсных блоков питания сетевого типа основан на низкочастотном снижении амплитуды помех. Происходит это благодаря использованию высоковольтных диодов. Таким образом, контролировать предельную частоту получается эффективнее. Дополнительно следует отметить, что транзисторы применяются средней мощности. Нагрузка на предохранители оказывается минимальная.

Резисторы в стандартной схеме используются довольно редко. Во многом это связано с тем, что конденсатор способен участвовать в преобразовании тока. Основной проблемой блока питания данного типа является электромагнитное поле. Если конденсаторы используются с малой емкостью, то трансформатор находится в зоне риска. В данном случае следует очень внимательно относиться к мощности устройства. Ограничители для пикового тока сетевой импульсный блок питания имеет, а находятся они сразу над выпрямителями. Их основной задачей является контроль рабочей частоты для стабилизации амплитуды.

Диоды в данной системе частично выполняют функции предохранителей. Для запуска выпрямителя используются только транзисторы. Процесс запирания, в свою очередь, необходим для активации фильтров. Конденсаторы также могут применяться разделительного типа в системе. В таком случае запуск трансформатора будет осуществляться намного быстрее.

Применение микросхем

Микросхемы в блоках питания применяются самые разнообразные. В данной ситуации многое зависит от количества активных элементов. Если используется более двух диодов, то плата должна быть рассчитана под входные и выходные фильтры. Трансформаторы также производятся разной мощности, да и по габаритам довольно сильно отличаются.

Заниматься пайкой микросхем самостоятельно можно. В этом случае нужно рассчитать предельное сопротивление резисторов с учетом мощности устройства. Для создания регулируемой модели используют специальные блоки. Такого типа системы делаются с двойными дорожками. Пульсации внутри платы будут происходить намного быстрее.

Преимущества регулируемых блоков питания

Принцип работы импульсных блоков питания с регуляторами заключается в применении специального контроллера. Данный элемент в цепи может изменять пропускную способность транзисторов. Таким образом, предельная частота на входе и на выходе значительно отличается. Настраивать по-разному можно импульсный блок питания. Регулировка напряжения осуществляется с учетом типа трансформатора. Для охлаждения прибора используют обычные куллеры. Проблема данных устройств, как правило, заключается в избыточном токе. Для того чтобы ее решить, применяют защитные фильтры.

Мощность приборов в среднем колеблется в районе 300 Вт. Кабели в системе используются только немодульные. Таким образом, коротких замыканий можно избежать. Разъемы блока питания для подключения устройств обычно устанавливают серии АТХ 14. В стандартной модели имеется два выхода. Выпрямители используются повышенной вольтности. Сопротивление они способны выдерживать на уровне 3 Ом. В свою очередь, максимальную нагрузку импульсный регулируемый блок питания воспринимает до 12 А.

Работа блоков на 12 вольт

Импульсный блок питания (12 вольт) включает в себя два диода. При этом фильтры устанавливаются с малой емкостью. В данном случае процесс пульсации происходит крайне медленно. Средняя частота колеблется в районе 2 Гц. Коэффициент полезного действия у многих моделей не превышает 78%. Отличаются также данные блоки своей компактностью. Связано это с тем, что трансформаторы устанавливаются малой мощности. В охлаждении при этом они не нуждаются.

Схема импульсного блока питания 12В дополнительно подразумевает использование резисторов с маркировкой Р23. Сопротивление они способны выдержать только 2 Ом, однако для прибора такой мощности достаточно. Применяется импульсный блок питания 12В чаще всего для ламп.

Как работает блок для телевизора?

Принцип работы импульсных блоков питания данного типа заключается в применении пленочных фильтров. Эти устройства способны справляться с помехами различной амплитуды. Обмотка дросселя у них предусмотрена синтетическая. Таким образом, защита важных узлов обеспечивается качественная. Все прокладки в блоке питания изолируются со всех сторон.

Трансформатор, в свою очередь, имеет отдельный куллер для охлаждения. Для удобства использования он обычно устанавливается бесшумным. Предельную температуру данные устройства выдерживают до 60 градусов. Рабочую частоту импульсный блок питания телевизоров поддерживает на уровне 33 Гц. При минусовых температурах данные устройства также могут использоваться, однако многое в этой ситуации зависит от типа применяемых конденсатов и сечения магнитопровода.

Модели устройств на 24 вольта

В моделях на 24 вольта выпрямители применяются низкочастотные. С помехами успешно справляться могут всего два диода. Коэффициент полезного действия у таких устройств способен доходить до 60%. Регуляторы на блоки питания устанавливаются довольно редко. Рабочая частота моделей в среднем не превышает 23 Гц. Сопротивление резисторы могут выдерживать только 2 Ом. Транзисторы в моделях устанавливаются с маркировкой ПР2.

Для стабилизации напряжения резисторы в схеме не используются. Фильтры импульсный блок питания 24В имеет конденсаторного типа. В некоторых случаях можно встретить разделительные виды. Они необходимы для ограничения предельной частоты тока. Для быстрого запуска выпрямителя динисторы применяются довольно редко. Отрицательный потенциал устройства убирается при помощи катода. На выходе ток стабилизируется благодаря запиранию выпрямителя.

Боки питания на схеме DA1

Блоки питания данного типа от прочих устройств отличаются тем, что способны выдерживать большую нагрузку. Конденсатор в стандартной схеме предусмотрен только один. Для нормальной работы блока питания регулятор используется. Устанавливается контроллер непосредственно возле резистора. Диодов в схеме можно встретить не более трех.

Непосредственно обратный процесс преобразования начинается в динисторе. Для запуска механизма отпирания в системе предусмотрен специальный дроссель. Волны с большой амплитудой гасятся у конденсатора. Устанавливается он обычно разделительного типа. Предохранители в стандартной схеме встречаются редко. Обосновано это тем, что предельная температура в трансформаторе не превышает 50 градусов. Таким образом, балластный дроссель со своими задачами справляется самостоятельно.

Модели устройств с микросхемами DA2

Микросхемы импульсных блоков питания данного типа среди прочих устройств выделяются повышенным сопротивлением. Используют их в основном для измерительных приборов. В пример можно привести осциллограф, который показывает колебания. Стабилизация напряжения для него является очень важной. В результате показатели прибора будут более точными.

Регуляторами многие модели не оснащаются. Фильтры в основном имеются двухсторонние. На выходе цепи транзисторы устанавливаются обычные. Все это дает возможность максимальную нагрузку выдерживать на уровне 30 А. В свою очередь, показатель предельной частоты находится на отметке 23Гц.

Блоки с установленными микросхемами DA3

Данная микросхема позволяет устанавливать не только регулятор, но и котроллер, который следит за колебаниями в сети. Сопротивление транзисторы в устройстве способны выдерживать примерно 3 Ом. Мощный импульсный блок питания DA3 с нагрузкой в 4 А справляется. Подсоединять вентиляторы для охлаждения выпрямителей можно. В результате устройства можно использовать при любой температуре. Еще одно преимущество заключается в наличии трех фильтров.

Два из них устанавливаются на входе под конденсаторами. Один фильтр разделительного типа имеется на выходе и стабилизирует напряжение, которое исходит от резистора. Диодов в стандартной схеме можно встретить не более двух. Однако многое зависит от производителя, и это следует учитывать. Основной проблемой блоков питания данного типа считается то, что они не способны справляться с низкочастотными помехами. В результате устанавливать их на измерительные приборы нецелесообразно.

Как работает блок на диодах VD1?

Данные блоки рассчитаны на поддержку до трех устройств. Регуляторы в них имеются трехсторонние. Кабели для связи устанавливаются только немодульные. Таким образом, преобразование тока происходит быстро. Выпрямители во многих моделях устанавливаются серии ККТ2.

Отличаются они тем, что энергию от конденсатора способны передавать на обмотку. В результате нагрузка от фильтров частично снимается. Производительность у таких устройств довольно высокая. При температурах свыше 50 градусов они также могут использоваться.

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan

Russian HamRadio — Импульсные блоки питания бытовых радиоустройств.

Казалось бы, что еще надо? Проще не придумаешь! Трансформатор, мостовой выпрямитель и фильтр — все просто и понятно. Так нет, придумали всякие импульсные блоки питания (ИПБ), ломай себе голову! Каждая уважающая себя фирма выпускает свои блоки по своим схемам, а когда сломаются, думай, т. к. самому ремонтировать — сложно и непонятно, а в мастерской — дорого! Так вот, ничего особенно сложного в импульсных блоках питания нет. Да, ИБП сложнее, чем обычные блоки питания. Но это потому, что к функциям ИБП относится не только получение питающих напряжений, но и их стабилизация, а также защита самого ИБП и каскадов, которые от него питаются, от различных неприятностей. Принципы работы импульсного обратноходового блока питания Первоначальное распространение ИБП получили преимущественно в телевизионных приемниках (ТВ), в дальнейшем — в видеомагнитофонах (ВМ) и другой видеоаппаратуре, что объясняется, в основном, двумя причинами. Во-первых, чувствительность ТВ и ВМ к создаваемым импульсным БП помехам значительно ниже, чем, например, аппаратуры звуковоспроизведения, особенно высококачественного. Во-вторых, ТВ и ВМ отличаются относительным постоянством и сравнительно небольшой величиной (10…80 Вт) потребляемой мощности. Колебания этой мощности в ТВ обусловлены изменениями яркости экрана при смене сюжетов и составляет не более 20 Вт (приблизительно 30 % максимальной потребляемой мощности). Для ВМ колебания мощности, потребляемой в нагрузке, возникают, в основном, только при переключении режимов работы ЛПМ и составляют несколько ватт. Для примера, в стереофоническом усилителе с выходной мощностью 2×20 Вт колебания мощности достигают 70…80 Вт (приблизительно 70…80 % максимальной потребляемой мощности). Поэтому для этого класса радиоаппаратуры ИБП получаются более дорогостоящими из-за необходимости использования мощных двухтактных схем преобразователей (конверторов), более сложных стабилизаторов, фильтров и т. д. В связи с этим конструкторы как более ранних, так и современных моделей ТВ и ВМ, как правило, придерживаются хорошо зарекомендовавших себя с точки зрения надежности, экономичности и простоты принципов построения импульсных блоков питания. Основные усилия направляются, в первую очередь, на совершенствование и миниатюризацию элементной базы; повышение надежности ИБП (в том числе путем введения различных защит) и расширение рабочего диапазона питающего их напряжения сети. Несмотря на большое разнообразие схем ИБП принцип работы большинства их одинаков. Выпрямленное напряжение сети питает однотактный генератор, нагрузкой которого является импульсный трансформатор с вторичными выпрямителями, от которых питаются все потребители. Генератор может быть выполнен как с самовозбуждением, так и с внешним запуском. Транзистор генератора работает в ключевом режиме. Когда транзистор открыт, происходит накопление энергии в импульсном трансформаторе, когда закрыт — энергия, отдается в нагрузку. На рис. 1 показана схема простейшего автогенератора. Рис.1. Работает он так. В начальный момент транзистор (ключ) VT1 закрыт. При подаче питания через R1 начинает течь небольшой ток, создающий напряжение смещения на базе ключа Uбэ, достаточное для того, чтобы вызвать небольшой ток коллектора ключа IK и, соответственно, через коллекторную обмотку трансформатора Iтр (см. рис. 2, а, б]. По законам физики изменение тока в обмотке I вызовет появление ЭДС индукции, которая препятствует изменению тока в обмотке и вызывает напряжения взаимоиндукции в обмотках обратной связи II и в выходной обмотке III. Обмотки включены таким образом, что на верхнем выводе обмотки III будет “минус”, а на верхнем выводе обмотки II — “плюс”. Диод VD1 будет закрыт, а с обмотки II “плюс” окажется , приложен к базе VT1 и вызовет появление дополнительного тока базы, что, в свою очередь, вызовет насыщение транзистора. Поскольку к обмотке I трансформатора приложено полное постоянное напряжение источника питания, ток через нее линейно нарастает, пока сердечник трансформатора Т1 не войдет в насыщение. В этот момент ток коллектора VT1 резко возрастает, а напряжение на обмотках II и III падает. Транзистор выходит из насыщения, происходит лавинообразный процесс его закрывания. Рис.2. В сердечнике трансформатора накопилась энергия и при закрывании транзистора VT1 произойдет изменение полярности ЭДС индукции, которая теперь будет направлена противоположно ЭДС при нарастании тока обмотки. При этом на обмотке I возникнет импульс напряжения, который приложен плюсом к коллектору транзистора, а минусом — к плюсу источника питания. В результате между коллектором и эмиттером ключа возникнет выброс напряжения 500…600 В. При этом отрицательное напряжение с обмотки обратной связи II надежно закроет ключ, а положительное напряжение с обмотки III откроет диод VD1 и конденсатор С2 начнет заряжаться (см. рис. 2, в). Чем больше ток заряда, т. е. чем быстрее израсходуется энергия трансформатора, тем быстрее процесс повторится. Итак, сердцем импульсного блока питания является генератор. Обязательными элементами его являются импульсный трансформатор и транзистор -ключ. Вторичных обмоток у трансформатора может быть несколько. Импульсные источники питания на небольшую мощность (< 30…50 Вт) обычно выполняются по схеме, где функции генерации, управления и стабилизации вторичных напряжений совмещены. Объединение несколько функций в одном устройстве упрощает схему устройства, уменьшает потери, облегчает режим работы выходного транзистора, уменьшает габариты. Кроме того, все эти функции взаимосвязаны, поэтому их реализация труда не представляет. У таких ИБП система стабилизации обычно перенесена из вторичных цепей в первичную, где значения токов уменьшены на коэффициент, равный коэффициенту трансформации. Сравнивая ИПБ с традиционным блоком питания с низкочастотным трансформатором, видим, что выпрямительные диоды сетевого напряжения также перенесены в сторону первичной цепи, вследствие чего через диоды будут протекать токи, тоже уменьшенные в коэффициент трансформации раз. При этом силовой трансформатор, работающий на частоте 50 Гц, исключается, а вместо него вводится импульсный трансформатор, работающий на частоте до 100 кГц с ферритовым магнитопроводом и имеющий в несколько раз меньшие габаритные размеры и массу. Кроме того, уменьшаются габариты фильтров вторичных выпрямителей, так как при частоте 30… 100 кГц для получения хорошей фильтрации нужны существенно меньшие емкости, и можно обойтись без дросселей. Поэтому при тех же параметрах блока питания габариты ИБП в десятки раз меньше габаритов обычного блока питания, работающего на частоте 50 Гц. Источники на большую мощность, как правило, выполняют с внешним возбуждением, для чего разработано множество специализированных микросхем. Разбирая функциональную схему более сложного ИБП, представленную на рис. 3, кое в чем повторюсь. Основными функциональными узлами этого устройства являются: сетевой выпрямитель со сглаживающим емкостным фильтром С1; ключ VT1; импульсный трансформатор Т1; устройство запуска; устройство управления; цепь обратной связи; вторичный выпрямитель импульсных напряжений VD1C2. Напряжение сети 220В поступает на выпрямитель, после чего сглаживается емкостным фильтром С1. С конденсатора фильтра выпрямленное напряжение через обмотку I трансформатора Т1 поступает на коллектор транзистора VT1, выполняющего функцию ключа. Устройство управления обеспечивает периодическое включение и выключение транзистора VT1. В стационарном режиме напряжение на выходегде n = N1/N3 — коэффициент трансформации, Т — период импульсов, AT -длительность включенного состояния транзистора VT1 (рис. 2). Изменяя AT можно регулировать выходное напряжение. Амплитуда импульсов тока через транзистор и диод зависит от индуктивности первичной обмотки трансформатора. При оптимальном ее значении максимальный ток через первичную обмотку вдвое превышает средний ток через нее. При этом ток через диод прекращается в момент открывания транзистора. Изменять соотношение между Т и AT можно разными способами. Наиболее подходящий способ регулирования величины выходного напряжения — широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Основные достоинства ШИМ — постоянство периода повторения Т и простота реализации, Поэтому ШИМ применяют практически во всех конструкциях ИБП. Устройство управления ключевым транзистором называется контроллером, в данном случае — ШИМ-контроллером. Вообще, под ШИМ-контроллером подразумевают все устройство управления, включая элементы запуска и защиты, так как они являются неотъемлемой частью ИБП и часто используют одни и те же элементы. Разберем по порядку свойства каждого узла импульсного блока питания. Узел запуска. Необходимость наличия узла запуска вызвана тем, что при включении ИБП возможны большие перегрузки его элементов, поскольку разряженные конденсаторы фильтров импульсных выпрямителей представляют собой очень малое сопротивление для импульсов, снимаемых с вторичных обмоток трансформатора. Пусковые токи могут достигать 50… 100А, что создает аварийный режим работы. Рис.3. Устройство запуска обеспечивает принудительную коммутацию транзистора ключа со значительно меньшей длительностью включенного состояния в течение нескольких циклов, за время которых происходит заряд конденсаторов фильтров импульсных выпрямителей. Одновременно это исключает возможность возникновения аварийной ситуации, так как длительность импульсов плавно возрастает, постепенно выводя ИБП на номинальный режим. В импортных ИБП наибольшее распространение получила подача на ключ начального открывающего смещения. В момент подачи питания через резисторы от плюса сетевого выпрямителя на базу ключа подается смещение, достаточное для создания начального тока через ключ и плавного запуска. После нескольких циклов ИБП переходит в нормальный режим и больше цепь запуска не используется. Во многих импортных ИБП цепь запуска не отключается, что иногда приводит к выходу из строя ключа при неисправности одного из вторичных выпрямителей, если не применяется схема защиты от короткого замыкания. В отечественных телевизорах применяются несколько вариантов запуска ИБП. Одна из них — генератор, собранный на однопереходном транзисторе серии КТ117. В течение некоторого времени, достаточного для надежного запуска ИБП, генератор на КТ117 генерирует импульсы, которые подаются на базу ключевого транзистора и вызывают запуск цикла работы автогенератора. Если неисправность отсутствует, то конденсаторы фильтров заряжаются и автогенератор входит в нормальный режим. Иначе схема запуска отключится и ИБП не запустится. Устройство управления. На него возлагается функция отслеживания уровня выходного напряжения, выработка сигнала ошибки и, часто, непосредственного управления ключом. Рис.4. Обычно устройство управления представляет собой цепь сравнения реального выходного напряжения и образцового, выработанный сигнал ошибки подается на исполнительный узел, управляющий непосредственно ключевым транзистором (рис. 4). Несмотря на кажущуюся сложность функциональной схемы устройства управления, принципиальная схема такого узла, получившего распространение в ИБП на транзисторах, несложна (рис. 5). Устройство управления питается от обмотки II трансформатора Т1 (рис. 3), поэтому напряжение на нем пропорционально напряжению на вторичных обмотках, т. е. с хорошей степенью приближения соответствует выходному. Рис.5. В момент включения напряжение на конденсаторе С1 равно нулю и транзистор VT1 закрыт. После начала работы преобразователя и, пока он не вошел в нормальный режим, транзистор VT1 находится в открытом состоянии и позволяет работать генератору, выходное напряжение и напряжение на С1 увеличиваются. При достижении этими напряжениями номинальных значений открывается стабилитрон VD1 и дальнейшее увеличение напряжений приводит к постепенному закрыванию транзистора VT1. В рабочем режиме на выходе присутствует положительное напряжение, которое подается на исполнительное устройство. При увеличении выходного напряжения напряжение, подаваемое на исполнительное устройство, будет уменьшаться, изменяя условия его работы и вызывая уменьшение выходного и, как следствие, его стабилизацию. Исполнительное устройство представляет собой ключ, срабатывающий при достижении током коллектора силового ключа определенной величины, или цепь, шунтирующую переход база-эмиттер того же силового ключа при достижении определенного уровня напряжения. Цепи защиты. Сложность того или иного ИБП во многом зависит от сложности примененных цепей защиты. В дешевых моделях ИБП используются простейшие варианты. Вообще защитные устройства можно разделить по функциям на следующие: защитные устройства всего ИБП, сетевого выпрямителя, от перенапряжения сети, от слишком малого напряжения сети, от перегрузки (короткого замыкания), от холостого хода и так далее. По сложности исполнения их можно разделить на простые (предохранители, защитные резисторы), среднего уровня сложности и большой сложности. В ИБП может быть применено сразу несколько типов защит различной степени сложности. Однако, несмотря на то, что встраивание сложных защит мотивируется благими целями, увеличение сложности устройств в результате нередко оборачивается уменьшением их надежности за счет увеличения числа элементов, ухудшением ремонтопригодности и, соответственно, увеличением стоимости ремонта. А так как цепи защиты встраиваются непосредственно в ИБП, то их выход из строя также приводит к выходу из строя и элементов самого ИБП. Простейшим защитным элементом является предохранитель. В любом устройстве он устанавливается на входе ИБП. Предохранитель является инерционным прибором, поэтому он не защищает ни ключевой транзистор, ни многие другие элементы блока питания. Назначение предохранителя — защита устройства от возгорания при пробое ключа или конденсатора сетевого фильтра, обычно он в таких случаях спасает трансформатор и диоды выпрямителя. Следующий защитный элемент , включенный последовательно с выпрямительным мостом резистор, который выполняет две функции. Первая ограничивает мгновенный ток через мост в момент включения ИБП. Вторая выполняет функции предохранителя. Как и предохранитель, защитный резистор является инерционным элементом. Он перегорает при превышении среднего тока через него. Часто во вторичных выпрямителях применяют защитные диоды, включенные параллельно нагрузке. На схемах они обозначаются как стабилитроны, но это не совсем так. Когда на защитном диоде напряжение меньше порога срабатывания, он не потребляет тока и не влияет на работу ИБП. При появлении на таком диоде напряжения, на которое он рассчитан, он пробивается и ограничивает напряжение на нагрузке. Если ИБП при этом не выключается, то диод от перегрева сплавляется и вызывает короткое замыкание для ИБП, который выключается. ИБП, в котором применяются такие “стабилитроны”, должен иметь защиту от перегрузок. Напряжение на защитном диоде может повыситься из-за резких скачков сетевого напряжения, мощной импульсной помехи в сети, неисправности самого ИБП. Таким образом, защитный диод предохраняет устройства, стоящие в данной цепи. Защитный диод не восстанавливается и после срабатывания подлежит замене, но ни в коем случае не на обычный стабилитрон! Остальные устройства защиты представляют собой узлы, состоящие из нескольких элементов, и интегрированы со схемой ИБП. Такие устройства могут быть с внутренним управлением, отслеживающие состояние ИБП и управляющие им, и с внешним управлением, следящие за состоянием цепей вторичных источников питания и даже исправностью всего устройства в целом, например, телевизора. Чем больше применено таких защитных устройств, тем сложнее ремонт. Иногда приходится изобретать способы запуска ИБП, выключенного каким-либо защитным устройством, отключать защиту, прибегать к различным уловкам, чтобы найти неисправность. Разбор схем блоков питания на транзисторах начнем с самых простых: ИБП телевизора Sanyo CKM 3022-00 и видеоплеера Funai VIP-5000LR. Вариант управления ключом, примененный в этих устройствах, встречается довольно часто и даже в микросхемном исполнении. Некоторые непринципиальные элементы, такие как выпрямители сетевого напряжения и вторичные выпрямители, не показаны. Источник питания телевизора Sanyo CKM 3022-00 Схема этого источника приведена на рис. 6. Напряжение +290В с сетевого выпрямителя подается через обмотку 3-7 на коллектор ключевого транзистора Q513. Его база через резисторы R520, R521, R522, R524 подключена к источнику питания +290В — цепь начального смещения ключа. К цепи базы ключа непосредственно подключен транзистор Q512, он управляет напряжением на базе ключа. Рис.6. Режим работы транзистора Q512 определяет транзистор Q511, ток базы которого, в свою очередь, определяется оптопарой D515. Светодиод оптопары включается транзистором Q553. Конденсатор С507 сглаживает пульсации, приходящие с сетевого выпрямителя. Причем чем больше емкость конденсатора, тем меньше амплитуда пульсаций и чем меньше ток, потребляемый ИБП, тем меньше пульсации. Емкость этого конденсатора разработчики выбирают, исходя из уровня допустимых пульсаций, и при ремонте желательно ставить конденсатор с не меньшей емкостью. И конечно, рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 350…400 В. Напряжение начального смещения поступает на базу Q513 через резисторы R520, R521, R522, R524. В первый момент никаких других сигналов на базу не подается, транзистор Q512 закрыт. Появляется небольшой ток коллектора ключа, и на выводе 1 обмотки обратной связи возникает небольшое напряжение положительной полярности, которое через диод D517 и резистор R524 поступает на базу Q513, вызывая увеличение тока его коллектора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока Q513 не войдет в режим насыщения, при этом Q512 закрыт и влияния на работу ключа не оказывает, т. к. сопротивление фототранзистора оптопары велико и транзистор Q511 закрыт. Далее происходят процессы, описанные в первой части статьи. При запирании транзистора Q513 вся энергия, накопленная трансформатором, пойдет на зарядку конденсаторов фильтров вторичных выпрямителей, причем одного цикла заряда будет недостаточно. Поэтому пауза между импульсами будет минимальна, а время открытого состояния ключа, во время которого энергия накапливается в трансформаторе, — максимально. Момент включения ИБП — самый тяжелый для ключевого транзистора, поэтому почти все неисправности возникают именно в этот момент. После нескольких циклов зарядки конденсаторов вторичных выпрямителей напряжение на их выходах станет близким к номинальному. Начнет работать устройство сравнения на Q553. Эмиттер 0553 подключен к источнику образцового напряжения на стабилитроне D561. Напряжение на стабилитрон подается с выхода +130В через резистор R554 и растет с увеличением напряжения на этом выходе. Когда напряжение на выходе выпрямителя станет больше напряжения стабилизации стабилитрона, напряжение на нем изменяться перестанет, т. е. напряжение на эмиттере Q553 зафиксируется. База Q553 подключена к регулируемому делителю таким образом, что когда напряжение выпрямителя станет близким к +130В, напряжение на базе станет больше, чем напряжение на эмиттере, и транзистор начнет открываться. Так как нагрузкой коллекторной цепи является светодиод оптопары, то через светодиод потечет ток, он начнет излучать световой поток на фототранзистор, сопротивление которого начнет уменьшаться. Причем чем сильнее открыт Q553, тем больше световой поток и тем меньше сопротивление фототранзистора. Фототранзистор подключен к цепи базы Q511, и уменьшение сопротивления фототранзистора вызывает открывание 0511, который в свою очередь влияет на работу Q512. Режим работы Q512 меняется. Теперь, когда положительный импульс обратной связи приходит на базу ключа, часть его напряжения, поступающего через резистор R526, складывается с напряжением, приходящим с 0511, и транзистор Q512 начинает ограничивать амплитуду импульса обратной связи. Чем сильнее открыт Q553 (а также Q511), тем меньше амплитуда импульсов обратной связи, тем раньше выключится ключ и тем меньше энергии накопится в трансформаторе, что вызовет прекращение роста напряжения на выходах вторичных выпрямителей. Теперь наступает рабочий режим ИБП, во время которого происходит слежение за выходным напряжением. При увеличении напряжения на выходе выпрямителя до +130В транзистор Q553 открывается сильнее, световой поток светодиода оптопары увеличивается, сопротивление фототранзистора уменьшается, Q511 открывается больше, смещение на базе Q512 увеличивается, и он сильнее шунтирует цепь базы ключа Q513. Ключ начинает закрываться раньше, и напряжение на выходах вторичных выпрямителей уменьшается. Обратный процесс происходит при уменьшении выходного напряжения +130 В. Что произойдет, если выйдут из строя элементы устройства сравнения, оптопара или другие элементы? Пробой Q553 вызовет резкое уменьшение выходного напряжения или даже срыв генерации, т. к. в этом случае (а также при обрыве R551, R553, R556, пробое D561) светодиод оптопары станет излучать максимальный световой поток, фототранзистор и Q511 максимально откроются, смещение на базе Q512 станет максимальным и он максимально ограничит напряжение обратной связи на базе ключа вплоть до срыва колебаний. К отсутствию запуска приведет обрыв резисторов R520—R521, R524, пробой Q512. В случае, когда оборвутся R552, R555, Q553, светодиод или фототранзистор оптопары, Q511, Q512, R526, преобразователь будет работать в режиме генерации максимальной мощности и быстро выйдет из строя. Остальные элементы устройства, такие как С514, R519, R525, С516, С517, D514, D516 и R517, улучшают условия возбуждения, препятствуют появлению выбросов на коллекторе 0513 и т. д. Защита в этом ИБП минимальна — на входе сетевого питания стоит предохранитель и между сетевым выпрямителем и конденсатором фильтра установлен защитный резистор R502 на 3,9 Ом. Так что защиты практически никакой, резистор сгорит только после того, как пробьется ключ. Импульсный блок питания видеоплеера Funai VIP-500QLR В приведенной на рис. 7 схеме не показано устройство сравнения, т. к. его работа аналогична работе этого узла в телевизоре Sanyo. И вообще, вся схема во многом повторяет рассмотренную выше. Рис.7. Резисторы R4 и R7 — цепь начального смещения ключа Q2. Цепь обратной связи — выводы 4-3 обмотки обратной связи, диод D3, резистор R7. Управляет работой ключа транзистор Q1, на который приходит сигнал рассогласования с оптопары. При изменении сопротивления фототранзистора изменится ток в цепи: плюс питания, R1, фототранзистор оптопары, D1, переход база-эмиттер Q1, минус питания. Резисторы R12 и R13 являются датчиками тока ключа. При прохождении тока коллектора на них появляются импульсы напряжения, которые через диод D2 поступают на базу Q1. Сигнал рассогласования — это медленно изменяющееся напряжение, а импульсы датчика тока — импульсы напряжения, повторяющие форму тока ключа. Эти импульсы складываются с напряжением ошибки и управляют транзистором Q1, который, открываясь при достижении суммарным напряжением определенного порога, ограничивает амплитуду импульсов тока ключа. Таким образом, от напряжения смещения на базе Q1, приходящего с оптрона, зависит время открытого состояния ключа, т. е. напряжение на выходах вторичных выпрямителей. Рис.8. Далее рассмотрим цепь управления ключом, выполненную по другому принципу. Данная цепь с незначительными изменениями применена во многих телевизорах, таких как Akai CT-1405E, Elekta CTR-2066DS и других (рис. 8). На транзисторе Q1 собрано устройство сравнения, его схема практически не отличается от других, рассмотренных раньше. Питается устройство сравнения от отдельной обмотки и выпрямителя D5 с фильтром С2. Начальное смещение на ключ Q4 подается через резистор R7, обычно представляющий собой несколько последовательно включенных резисторов, что объясняется более низкой ценой двух маломощных резисторов по сравнению с одним мощным, рассчитанным на напряжение более 300 В. Цепь обратной связи здесь подключена не так, как мы разбирали раньше. Один вывод обмотки обратной связи подключается как обычно к базе ключа, а другой — на диодный распределитель D3, D4. Что получается в результате? Транзисторы Q2 и Q3, представляющие собой составной транзистор, являются регулируемым сопротивлением. Это сопротивление (между плюсом конденсатора СЗ и эмиттером Q3) зависит от приходящего с Q1 сигнала рассогласования. Так как транзистор Q2 имеет структуру p-n-р, то с увеличением приходящего на базу напряжения его ток коллектора уменьшается, сопротивление составного транзистора увеличивается. Это свойство здесь и используется. Рассмотрим момент запуска. Конденсатор СЗ разряжен. Цепь обратной связи подключена плюсом к базе, минусом через D4 и R9 к общему проводу. Происходит линейное нарастание тока коллектора, которое заканчивается закрыванием транзистора. При этом полярность напряжения на обмотке обратной связи меняется на обратную и этим напряжением через диод D3 заряжается конденсатор СЗ. Конденсатор СЗ окажется подключенным к переходу база-эмиттер ключа через сопротивление составного транзистора минусом на базу и закроет ключ. Время разряда СЗ и закрывающее напряжение зависят от сопротивления составного транзистора. В момент запуска блока питания это сопротивление велико и разрядка конденсатора СЗ не задерживает очередной цикл, однако в установившемся режиме задержка очередного цикла получается достаточной для регулировки средней мощности, отдаваемой в нагрузку. Таким образом, мы видим, что рассматриваемый вариант не является ШИМ. Если в предыдущих устройствах регулированию подвергалось время открытого состояния ключа, то в этом регулируется время закрытого состояния. Владимир Носов Литература: 1. О. В. Колесниченко, И. В. Шишигин, В. А. Обрученков. Интегральные микросхемы зарубежной бытовой видеоаппаратуры. — С.-Пб: Лань, 1996. 2. С. А. Ельяшкевич. Цветные стационарные телевизоры и их ремонт: Справочник. 3-е изд., стереотипное. — М.: КУбК-а, 1996. 3. В. С. Соколов, Ю. И. Пичугин. Ремонт цветных стационарных телевизоров 4УСЦТ. Справочное пособие. — М.: Радио и связь, 1994. 4. С. А. Ельяшкевич, А. Е. Пескин. Телевизоры пятого поколения “Рубин”, “Горизонт”, “Электрон”. Устройство, регулировка, ремонт. — М.: Символ-Р, 1994.   Материал подготовил Ю. Замятин (UA9XPJ).

Copyright © Russian HamRadio

Основные принципы работы импульсного блока питания — Теория начинающим — Каталог статей

Здесь мы поговорим об импульсных блоках питания (ИБП), которые на сегодняшний день получили самое широкое распространение и с успехом используются во всех современных радиоэлектронных устройствах. Прежде всего, эта статья посвящена для начинающих специалистов по ремонту электронной техники, поэтому материал будет изложен в упрощенной форме и поможет понять основные принципы работы ИБП. Основной принцип, положенный в основу работы ИБП заключается в преобразовании сетевого переменного напряжения (50 Гц) в переменное высокочастотное напряжение прямоугольной формы, которое трансформируется до требуемых значений, выпрямляется и фильтруется. Преобразование осуществляется с помощью мощного транзистора, работающего в режиме ключа и импульсного трансформатора, вместе образующих схему ВЧ преобразователя. Что касается схемного решения, то здесь возможны два варианта преобразователей: первый –выполняется по схеме импульсного автогенератора (например, такой использовался в ИБП телевизоров 3 – 4 УСЦТ) и второй – с внешним управлением (используется в большинстве современных радиоэлектронных устройств). Поскольку частота преобразователя обычно выбирается от 18 до 50 кГц, то размеры импульсного трансформатора, а, следовательно, и всего блока питания достаточно компактны, что является немаловажным параметром для современной аппаратуры. Упрощенная схема импульсного преобразователя с внешним управлением приведена на рисунке 1.     Рисунок 1.   Преобразователь выполнен на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Сетевое напряжение через сетевой фильтр (СФ) подается на сетевой выпрямитель (СВ), где оно выпрямляется, фильтруется конденсатором фильтра Сф и через обмотку W1 трансформатора Т1 подается на коллектор транзистора VT1. При подаче в цепь базы транзистора прямоугольного импульса, транзистор открывается и через него протекает нарастающий ток Iк. Этот же ток будет протекать и через обмотку W1 трансформатора Т1, что приведет к тому, что в сердечнике трансформатора увеличивается магнитный поток, при этом во вторичной обмотке W2 трансформатора наводится ЭДС самоиндукции. В конечном итоге на выходе диода VD появиться положительное напряжение. При этом если мы будем увеличивать длительность импульса приложенного к базе транзистора VT1, во вторичной цепи будет увеличиваться напряжение, т.к энергии будет отдаваться больше, а если уменьшать длительность, соответственно напряжение будет уменьшаться. Таким образом, изменяя длительность импульса в цепи базы транзистора, мы можем изменять выходные напряжения вторичной обмотки Т1, а следовательно осуществлять стабилизацию выходных напряжений БП. Единственное что для этого необходимо — схема, которая будет формировать импульсы запуска и управлять их длительность (широтой). В качестве такой схемы используется ШИМ контроллер. ШИМ – широтно – импульсная модуляция. В состав ШИМ контроллера входит задающий генератор импульсов (определяющий частоту работы преобразователя), схемы защиты, контроля и логическая схема, которая и управляет длительностью импульса. Для стабилизации выходных напряжений ИБП, схема ШИМ контроллера «должна знать» величину выходных напряжений. Для этих целей используется цепь слежения (или цепь обратной связи), выполненная на оптопаре U1 и резисторе R2. Увеличение напряжения во вторичной цепи трансформатора Т1 приведет к увеличению интенсивности излучения светодиода, а следовательно уменьшению сопротивления перехода фототранзистора (входящих в состав оптопары U1). Что в свою очередь, приведет к увеличению падения напряжения на резисторе R2, который включен последовательно фототранзистору и уменьшению напряжения на выводе 1 ШИМ контроллера. Уменьшение напряжения заставляет логическую схему, входящую в состав ШИМ контроллера, увеличивать длительность импульса до тех пор, пока напряжение на 1-м выводе не будет соответствовать заданным параметрам. При уменьшении напряжения – процесс обратный. В ИБП используются два принципа реализации цепей слежения – «непосредственный» и «косвенный». Выше описанный метод называется «непосредственный», так как напряжение обратной связи снимается непосредственно с вторичного выпрямителя. При «косвенном» слежении напряжение обратной связи снимается с дополнительной обмотки импульсного трансформатора (рисунок 2). Рисунок 2     Уменьшение или увеличение напряжения на обмотке W2, приведет к изменению напряжения и на обмотке W3, которое через резистор R2 также приложено к выводу 1 ШИМ контроллера. С цепью слежения я думаю, разобрались, теперь давайте рассмотрим такую ситуацию как короткое замыкание (КЗ) в нагрузке ИБП. В этом случае вся энергия, отдаваемая во вторичную цепь ИБП, будет теряться и напряжение на выходе будет практически равно нулю. Соответственно схема ШИМ контроллера будет пытаться увеличить длительность импульса для того, что бы поднять уровень этого напряжения до соответствующего значения. В итоге транзистор VT1 будет все дольше и дольше находиться в открытом состоянии, и через него будет увеличиваться протекающий ток. В конце концов, это приведет к выходу из строя этого транзистора. В ИБП предусмотрена защита транзистора преобразователя от перегрузок по току в таких нештатных ситуациях. Основу ее составляет резистор Rзащ, включенный последовательно в цепь, по которой протекает ток коллектора Iк. Увеличение тока Iк протекающего через транзистор VT1, приведет к увеличению падения напряжения на этом резисторе, а, следовательно, напряжение, подаваемое на вывод 2 ШИМ контроллера также будет уменьшаться. Когда это напряжение снизится до определенного уровня, который соответствует максимально допустимому току транзистора, логическая схема ШИМ контроллера прекратит формирование импульсов на выводе 3 и блок питания перейдет в режим защиты или другими словами отключится. В заключении хотелось более подробно остановиться на достоинствах ИБП. Как уже упоминалось, частота импульсного преобразователя достаточно высока, в связи с чем, габаритные размеры импульсного трансформатора уменьшены, а значит, как это не парадоксально звучит, стоимость ИБП меньше традиционного БП т.к. меньше расход металла на магнитопровод и меди на обмотки, даже не смотря на то, что количество деталей в ИБП увеличивается. Еще одним из достоинств ИБП является малая, по сравнению с обычным БП, емкость конденсатора фильтра вторичного выпрямителя. Уменьшение емкости стало возможным за счет увеличения частоты. И, наконец, КПД импульсного блока питания доходит до 80%. Связано это с тем, что ИБП потребляет энергию электрической сети только во время открытого транзистора преобразователя, при его закрытии энергия в нагрузку отдается за счет разряда конденсатора фильтра вторичной цепи. К недостаткам можно отнести усложнение схемы ИБП и увеличение импульсных помех излучаемым ИБП. Увеличение помех связано с тем, что транзистор преобразователя работает в ключевом режиме. В таком режиме транзистор является источником импульсных помех, возникающих в моменты переходных процессов транзистора. Это является недостатком любого транзистора работающего в ключевом режиме. Но если транзистор работает с малыми напряжениями (например, транзисторная логика с напряжением в 5В) это не страшно, в нашем же случае напряжение, приложенное к коллектору транзистора, составляет, примерно 315 В. Для борьбы с этими помехами в ИБП используются более сложные схемы сетевых фильтров, чем в обычном БП.   Виктор Малышев

Основы и принцип работы импульсного источника питания

Импульсные источники питания

(SMPS) используются в различных приложениях в качестве эффективных и действенных источников питания. Это большая часть их эффективности. Для тех, кто все еще работает на настольном компьютере, поищите мощность вентилятора в центральных процессорах (ЦП). Вот где находится SMPS.

SMPS предлагает преимущества с точки зрения размера, веса, стоимости, эффективности и общей производительности. Они стали привычной частью электронных устройств.По сути, это устройство, в котором преобразование и регулирование энергии обеспечивается силовыми полупроводниками, которые постоянно «включаются» и «выключаются» с высокой частотой.

Различные виды

Преобразователь постоянного тока в постоянный

Первичная мощность, получаемая от сети переменного тока, выпрямляется и фильтруется как высоковольтный постоянный ток. Затем он переключается с огромной скоростью и подается на первичную обмотку понижающего трансформатора. Понижающий трансформатор составляет лишь часть размера сопоставимого блока с частотой 50 Гц, что позволяет избежать проблем с размером и весом.

У нас есть отфильтрованный и выпрямленный выход на вторичной обмотке трансформатора. Теперь он отправляется на выход источника питания. Образец этого выходного сигнала отправляется обратно в переключатель для управления выходным напряжением.

Прямой преобразователь

В прямом преобразователе дроссель пропускает ток, когда транзистор является проводящим, а также когда нет. Диод пропускает ток во время периода выключения транзистора. Следовательно, энергия поступает в нагрузку в течение обоих периодов.Дроссель накапливает энергию во время включения, а также передает некоторую энергию выходной нагрузке.

Обратный преобразователь

В обратном преобразователе магнитное поле катушки индуктивности накапливает энергию в течение периода включения переключателя. Когда переключатель находится в разомкнутом состоянии, энергия разряжается в цепь выходного напряжения. Рабочий цикл определяет выходное напряжение.

Самоколебательный обратноходовой преобразователь

Это наиболее простой и базовый преобразователь, основанный на принципе обратного хода.В течение времени проводимости переключающего транзистора ток через первичную обмотку трансформатора начинает линейно нарастать с крутизной, равной Vin / Lp.

Напряжение, индуцированное во вторичной обмотке и обмотке обратной связи, вызывает обратное смещение выпрямителя с быстрым восстановлением и удерживает токопроводящий транзистор включенным. Когда первичный ток достигает пикового значения Ip, когда сердечник начинает насыщаться, ток имеет тенденцию очень резко возрастать. Такое резкое повышение тока не может поддерживаться приводом с фиксированным основанием, обеспечиваемым обмоткой обратной связи.В результате переключение начинает выходить из насыщения.

Импульсный стабилизатор выполняет регулировку в SMPS. Последовательный переключающий элемент включает и выключает подачу тока на сглаживающий конденсатор. Напряжение на конденсаторе определяет время поворота последовательного элемента. Постоянное переключение конденсатора поддерживает напряжение на необходимом уровне.

Основы дизайна

Питание переменного тока сначала проходит через предохранители и сетевой фильтр. Затем он выпрямляется двухполупериодным мостовым выпрямителем.Выпрямленное напряжение затем подается на предварительный регулятор коррекции коэффициента мощности (PFC), за которым следует преобразователь постоянного тока в постоянный ток.

В большинстве компьютеров и небольших устройств используется входной разъем типа Международной электротехнической комиссии (МЭК). Что касается выходных разъемов и распиновки, за исключением некоторых отраслей, таких как ПК и компактные PCI, в целом они не стандартизированы и оставляются на усмотрение производителя.

Почему SMPS

Как и любое электронное устройство, SMPS также включает в себя некоторые активные и некоторые пассивные компоненты.И, как и у каждого из этих гаджетов, у него есть свои преимущества и недостатки.

Давайте начнем с того, почему вам следует выбрать SMPS

• Переключение означает, что элемент последовательного регулятора включен или выключен. Очень высокий уровень эффективности достигается за счет того, что мы рассеиваем очень мало энергии в виде тепла.
• Благодаря высокой эффективности и низкому уровню рассеивания тепла импульсные источники питания могут быть компактными.
Технология импульсного источника питания
• также обеспечивает высокоэффективное преобразование напряжения в приложениях с повышением или «повышением» и понижением или понижением напряжения.

Тогда есть плохой набор

• Переходные пики из-за действия переключения могут мигрировать в другие области схем, если они не отфильтрованы должным образом. Они могут вызывать электромагнитные или радиочастотные помехи, влияющие на другие расположенные поблизости электронные устройства, особенно если они принимают радиосигналы.
• Может быть немного сложно гарантировать, что SMPS работает в соответствии с требуемой спецификацией. Уровни пульсации и помех особенно сложны.
• Стоимость импульсного источника питания рассчитывается до его проектирования или использования.Дополнительная фильтрация еще больше увеличивает стоимость.

Видео ниже от Джейкоба Дикстры покажет вам один из них.

Что нас ждет в будущем?

В будущем мы могли бы иметь более эффективный SMPS, нацеленный на лучший преобразователь, выполняющий наиболее эффективный процесс преобразования. Основными направлениями для разработчиков при повышении эффективности SMPS будут:

• Более высокая выходная мощность
• Достижение более высокого выходного тока и низкого напряжения
• Увеличение удельной мощности
• Использование переключающего устройства, такого как диод Шоттки

SiC диод Шоттки, испытанный на рабочем диапазоне 300-600 В, может использоваться в качестве активного устройства вместо транзистора с высокой частотой переключения.Почему бы тебе не попробовать? В лаборатории. Возможно, под руководством специалиста…

---

Эта статья была впервые опубликована 25 августа 2017 г. и обновлена ​​29 апреля 2020 г.

Что такое импульсный источник питания (SMPS)?

Что означает импульсный источник питания (SMPS)?

Импульсный источник питания (SMPS) — это электронная схема, которая преобразует мощность с помощью переключающих устройств, которые включаются и выключаются на высоких частотах, и компонентов накопителя, таких как катушки индуктивности или конденсаторы, для подачи энергии, когда переключающее устройство находится в нерабочем состоянии. состояние проводимости.

Импульсные источники питания имеют высокий КПД и широко используются в разнообразном электронном оборудовании, включая компьютеры и другое чувствительное оборудование, требующее стабильного и эффективного источника питания.

Импульсный источник питания также известен как импульсный источник питания или импульсный источник питания.

Techopedia объясняет импульсный источник питания (SMPS)

Импульсные источники питания классифицируются по типу входного и выходного напряжения.Четыре основные категории:

• от переменного тока к постоянному току
• DC в DC
• постоянного тока в переменный ток
• AC в AC

Основной изолированный импульсный источник питания переменного тока в постоянный состоит из:

• Входной выпрямитель и фильтр
• Инвертор, состоящий из переключающих устройств, таких как полевые МОП-транзисторы
• Трансформатор
• Выходной выпрямитель и фильтр
• Цепь обратной связи и управления

Входной источник постоянного тока от выпрямителя или батареи подается на инвертор, где он включается и выключается на высоких частотах от 20 кГц до 200 кГц с помощью переключающего полевого МОП-транзистора или силовых транзисторов.Высокочастотные импульсы напряжения от инвертора поступают на первичную обмотку трансформатора, а вторичный выходной переменный ток выпрямляется и сглаживается для получения необходимых постоянных напряжений. Схема обратной связи контролирует выходное напряжение и дает команду схеме управления отрегулировать рабочий цикл, чтобы поддерживать выходной сигнал на желаемом уровне.

Существуют различные конфигурации схем, известные как топологии, каждая из которых имеет уникальные характеристики, преимущества и режимы работы, которые определяют, как входная мощность передается на выход.

Большинство широко используемых топологий, таких как обратноходовая, двухтактная, полумостовая и полная мостовая, состоят из трансформатора для обеспечения развязки, масштабирования напряжения и нескольких выходных напряжений. Неизолированные конфигурации не имеют трансформатора, а преобразование энергии обеспечивается индуктивной передачей энергии.

Преимущества импульсных источников питания:

• Повышенный КПД от 68% до 90%
• Регулируемые и надежные выходы независимо от изменений входного напряжения питания
• Маленький размер и легче
• Гибкая техника
• Высокая удельная мощность

Недостатки:

• Создает электромагнитные помехи
• Сложная схемотехника
• Дороже по сравнению с линейными расходными материалами

Импульсные источники питания используются для питания широкого спектра оборудования, такого как компьютеры, чувствительная электроника, устройства с батарейным питанием и другое оборудование, требующее высокой эффективности.

Управление источниками питания — принципы, проблемы и детали

Введение

Разработчики источников питания используют гибкие схемы контроля, последовательности и настройки питания для управления своими системами. В этой статье рассказывается, почему и как.

Мониторинг и управление растущим числом шин напряжения питания были жизненно важны для безопасности, экономии, долговечности и правильной работы электронных систем в течение многих лет, особенно для систем, использующих микропроцессоры.Определение того, находится ли шина напряжения выше порогового значения или в пределах рабочего окна — и включается или выключается это напряжение в правильной последовательности по отношению к другим шинам — имеет решающее значение для эксплуатационной надежности и безопасности.

Существует множество методов решения различных аспектов этой проблемы. Например, простая схема, использующая прецизионный резистивный делитель, компаратор и эталон, может использоваться для определения того, находится ли напряжение на шине выше или ниже определенного уровня. В генераторах сброса , таких как ADM803, эти элементы объединены с элементом задержки для удержания устройств, таких как микропроцессоры, специализированные ИС (ASIC) и процессоры цифровых сигналов (DSP), в сброса при включении питания .Этот уровень мониторинга подходит для многих приложений.

Там, где необходимо контролировать несколько шин, несколько устройств (или многоканальных компараторов и связанных с ними схем) используются параллельно, но увеличивающиеся возможности требуют мониторинга ИС, которые делают больше, чем простое сравнение пороговых значений.

Например, рассмотрим общее требование для последовательности источников питания: производитель FPGA (программируемой вентильной матрицы) может указать, что напряжение ядра 3,3 В должно подаваться за 20 мс до 5-VI / O (вход / выход ) напряжения, чтобы избежать возможных повреждений при включении устройства.Выполнение таких требований к последовательности может иметь такое же решающее значение для надежности, как и поддержание напряжения питания и температуры устройства в заданных рабочих пределах.

Также резко увеличилось количество шин питания во многих приложениях. Сложные дорогие системы, такие как коммутаторы LAN и базовые станции сотовой связи, обычно имеют линейные карты с 10 или более шинами напряжения; но даже чувствительные к стоимости потребительские системы, такие как плазменные телевизоры, могут иметь до 15 отдельных шин напряжения, многие из которых могут требовать мониторинга и определения последовательности.

Многие высокопроизводительные ИС теперь требуют нескольких напряжений. Например, отдельные напряжения ядра и ввода / вывода являются стандартными для многих устройств. В конце концов, DSP может потребовать до четырех отдельных источников питания на устройство. Во многих случаях множество устройств с несколькими источниками питания могут сосуществовать в одной системе, содержащей FPGA, ASIC, DSP, микропроцессоры и микроконтроллеры (а также аналоговые компоненты).

Многие устройства используют стандартные уровни напряжения (например, 3,3 В), в то время как другим может потребоваться напряжение, зависящее от устройства.Кроме того, может потребоваться независимая установка определенного стандартного уровня напряжения во многих местах. Например, могут потребоваться отдельные аналоговые и цифровые источники питания, такие как 3,3 В _ANALOG и 3,3 В _DIGITAL . Многократная генерация одного и того же напряжения может потребоваться для повышения эффективности (например, шины памяти, работающие на сотни ампер) или для удовлетворения требований к последовательности (3,3 В _A и 3,3 В _B необходимы отдельным устройствам в разное время).Все эти факторы способствуют распространению источников напряжения.

Мониторинг и последовательность напряжения могут стать довольно сложными, особенно если система должна быть спроектирована так, чтобы поддерживать последовательность включения питания, последовательность отключения питания и множественные реакции на все возможные неисправности на различных шинах питания в разных точках во время работы. Центральный контроллер управления питанием — лучший способ решить эту проблему.

По мере увеличения напряжения питания возрастает вероятность того, что что-то пойдет не так.Риск увеличивается пропорционально количеству расходных материалов, количеству элементов и сложности системы. Внешние факторы также увеличивают риск. Если, например, основная ASIC не полностью охарактеризована во время первоначального проектирования, разработчик источника питания должен взять на себя обязательство установить пороговые значения для контроля напряжения и временные последовательности, которые могут изменяться по мере разработки спецификаций ASIC. Если требования изменятся, возможно, придется пересмотреть печатную плату — с очевидными последствиями для графика и затрат.Кроме того, спецификации напряжения питания для некоторых устройств могут изменяться в процессе их разработки. В таких обстоятельствах способ быстрой регулировки источников питания был бы полезен любому центральному администратору энергосистемы. Фактически, гибкость для контроля, последовательности и регулировки шин напряжения в таких системах является жизненно необходимой.

Оценка устойчивости выбранной защиты от сбоев и временной последовательности может быть значительной задачей, поэтому устройство, упрощающее этот процесс, ускорит оценку платы и сократит время вывода на рынок.Регистрация неисправностей и оцифрованные данные о напряжении и температуре являются полезными функциями как в полевых условиях, так и на всех этапах проектирования от ранней разработки печатной платы до оценки прототипа.

Базовый мониторинг

На рисунке 1 показан простой метод мониторинга нескольких шин напряжения с использованием компаратора ADCMP354 и эталонной ИС. Для каждой рейки используется индивидуальная схема. Резистивные делители уменьшают напряжение, устанавливая точку срабатывания при пониженном напряжении для каждого источника питания. Все выходы связаны вместе для генерации общего сигнала с хорошим энергопотреблением .

Рис. 1. Обнаружение пониженного напряжения на основе компаратора с общим выходом «power-good» для системы с тремя источниками питания.

Базовая последовательность

На рисунке 2 показано, как можно реализовать базовую последовательность операций с дискретными компонентами, используя логические пороги вместо компараторов. Шины 12 В и 5 В были созданы в другом месте. Необходимо ввести временную задержку, чтобы гарантировать правильную работу системы. Это достигается за счет использования комбинации резистор-конденсатор (RC) для медленного увеличения напряжения затвора на n-канальном полевом транзисторе последовательно с источником питания 5 В.Значения RC выбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточную временную задержку до того, как полевой транзистор достигнет порогового значения напряжения и начнет включаться. Шины 3,3 В и 1,8 В генерируются регуляторами с малым падением напряжения (LDO) ADP3330 и ADP3333. Время включения этих напряжений также определяется RC-цепочками. Никаких серийных полевых транзисторов не требуется, поскольку RC управляет выводом выключения (/ SD) каждого LDO. Значения RC выбраны для обеспечения достаточных временных задержек ( t ₂ , t ₃ ) до того, как напряжения на выводах / SD поднимутся выше их пороговых значений.

Рисунок 2. Базовая дискретная последовательность для системы с четырьмя источниками питания.

Этот простой и недорогой подход к упорядочиванию источников питания требует небольшой площади на плате и вполне приемлем во многих приложениях. Он подходит для систем, в которых стоимость является основным фактором, требования к последовательности просты, а точность схемы последовательности не имеет решающего значения.

Но во многих ситуациях требуется более высокая точность, чем это доступно для цепей запаздывания RC. Кроме того, это простое решение не позволяет устранять неисправности структурированным образом (например,g., сбой питания 5 В в конечном итоге приведет к выходу из строя других шин).

Секвенирование с помощью ИС

На рис. 3 показано, как микросхемы упорядочивания питания ADM6820 и ADM1086 могут использоваться для точного и надежного упорядочивания шин питания в аналогичной системе. Внутренние компараторы обнаруживают, когда напряжение на шине превышает точно установленный уровень. Выходы утверждаются после программируемых задержек включения, что позволяет регуляторам ADP3309 и ADP3335 в желаемой последовательности. Пороги устанавливаются соотношениями сопротивлений; задержка устанавливается конденсатором.

Рисунок 3. Последовательность работы системы с четырьмя источниками питания с ИС для мониторинга.

Доступен широкий спектр ИС для упорядочивания источников питания. Некоторые устройства имеют выходы, которые можно использовать для непосредственного включения силовых модулей, и доступны многочисленные конфигурации выходов. Некоторые из них включают в себя встроенные генераторы напряжения с накачкой заряда и . Это особенно полезно для низковольтных систем, которым необходимо упорядочить шины, которые генерируются в восходящем направлении, но не имеют источника высокого напряжения, такого как шина 12 В, для управления затвором полевого транзистора с каналом n .Многие из этих устройств также имеют разрешающие контакты, которые позволяют внешнему сигналу — от кнопочного переключателя или контроллера — перезапустить последовательность или отключить управляемые направляющие, когда это необходимо.

Интегрированное управление энергосистемой

В некоторых системах так много шин питания, что дискретные подходы, использующие большое количество ИС и устанавливающие временные и пороговые уровни с помощью резисторов и конденсаторов, становятся слишком сложными и дорогостоящими и не могут обеспечить адекватную производительность.

Рассмотрим систему с восемью шинами напряжения, для которой требуется сложная последовательность включения питания.Каждую рейку необходимо контролировать на предмет повреждений при пониженном и повышенном напряжении. В случае неисправности все напряжения могут быть отключены, или может быть инициирована последовательность отключения питания, в зависимости от механизма отказа. Действия должны выполняться в зависимости от состояния сигналов управления, а флаги должны генерироваться в зависимости от состояния источников питания. Реализация схемы такой сложности с дискретными устройствами и простыми ИС может потребовать сотен отдельных компонентов, огромного пространства на плате и значительных совокупных затрат.

В системах с четырьмя или более напряжениями может иметь смысл использовать централизованное устройство для управления источниками питания. Пример этого подхода можно увидеть на рисунке 4.

Рис. 4. Централизованное решение для контроля последовательности и мониторинга для системы с восемью источниками питания.

Централизованный мониторинг и последовательность

Семейство ADM106x Super Sequencer ^{™ продолжает использовать компараторы, но с некоторыми важными отличиями. Для каждого входа выделено два компаратора, поэтому можно реализовать обнаружение пониженного и повышенного напряжения, обеспечивая тем самым оконный мониторинг шин, созданных преобразователями постоянного тока ADP1821 и ADP2105 и LDO ADP1715.Ошибка пониженного напряжения — это нормальное состояние шины перед подачей питания, поэтому эта индикация используется для определения последовательности. Состояние перенапряжения обычно указывает на критическую неисправность — например, короткое замыкание полевого транзистора или катушки индуктивности — и требует немедленных действий.}

Системы с большим количеством расходных материалов обычно имеют большую сложность и, следовательно, имеют более жесткие ограничения по точности. Кроме того, установка точных пороговых значений с помощью резисторов становится сложной задачей при более низких напряжениях, таких как 1,0 В и 0,9 В. Хотя допуск 10% может быть приемлемым для шины 5 В, этот допуск обычно недостаточен для шины 1 В.ADM1066 позволяет устанавливать пороги компаратора входного детектора в пределах 1% наихудшего случая, независимо от напряжения (всего 0,6 В) — и во всем диапазоне температур устройства. Он добавляет к каждому компаратору внутреннюю фильтрацию сбоев и гистерезис. Его логические входы могут использоваться для запуска последовательности включения питания, отключения всех шин или выполнения других функций.

Информация из банка компараторов, поступающая в мощный и гибкий ядро ​​сценической машины, может быть использована для различных целей:

Последовательность: Когда выходное напряжение недавно включенного источника питания попадает в окно, может быть запущена временная задержка для включения следующей шины в последовательности включения питания.Возможна сложная последовательность, с несколькими последовательностями включения и выключения или совершенно разными последовательностями для включения и выключения питания.

Тайм-аут: Если задействованная шина не включается должным образом, можно предпринять соответствующие действия (например, создание прерывания или выключение системы). Чисто аналоговое решение просто зависло бы в этой точке последовательности.

Мониторинг: Если напряжение на какой-либо шине выходит за пределы предустановленного окна, можно предпринять соответствующие действия — в зависимости от неисправной шины, типа возникшей неисправности и текущего режима работы.Системы с более чем пятью источниками питания часто дороги, поэтому комплексная защита от сбоев имеет решающее значение.

Встроенная подкачка заряда используется для генерации примерно 12 В возбуждения затвора, даже если максимальное доступное напряжение системы составляет всего 3 В, что позволяет выходам напрямую управлять полевыми транзисторами серии n . Дополнительные выходы включают или выключают преобразователи или регуляторы постоянного тока в постоянный, позволяя выходу внутренне подтягиваться к одному из входов или к регулируемому напряжению на плате.Выходы также могут быть заявлены с открытым стоком. Выходы также могут использоваться в качестве сигналов состояния, таких как power good или power-on reset. При необходимости светодиоды состояния могут управляться напрямую с выходов.

Корректировка предложения

В дополнение к мониторингу нескольких шин напряжения и обеспечению решения для сложной последовательности, интегрированные устройства управления питанием, такие как ADM1066, также предоставляют инструменты для временной или постоянной регулировки напряжения отдельных шин.Выходное напряжение преобразователя или регулятора постоянного тока может быть изменено путем регулировки напряжения в узле подстройки или обратной связи этого устройства. Обычно резистивный делитель между выходом и землей модуля устанавливает номинальное напряжение на выводе подстройки / обратной связи. Это, в свою очередь, устанавливает номинальное выходное напряжение. Простые схемы, включающие переключение дополнительных резисторов или управление переменным сопротивлением в контуре обратной связи, изменят напряжение подстройки / обратной связи и, следовательно, отрегулируют выходное напряжение.

ADM1066 оснащен цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП) для прямого управления узлом подстройки / обратной связи.Для максимальной эффективности эти ЦАП не работают между землей и максимальным напряжением; вместо этого они работают через относительно узкое окно с центром на номинальном уровне подстройки / обратной связи. Значение ослабляющего резистора масштабирует инкрементное изменение на выходе силового модуля с каждым изменением младшего разряда ЦАП. Эта регулировка открытой петли обеспечивает рентабельность-вверх и вниз Запас уровней эквивалентные тем, которые получают путем коммутации цифрового сопротивления в цепи опорного сигнала, и будет регулировать выход к аналогичной точности.

ADM1066 также включает 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для измерения напряжения питания, поэтому может быть реализована схема регулировки напряжения питания с обратной связью. При заданной настройке выхода ЦАП выходное напряжение силового модуля оцифровывается АЦП и сравнивается с заданным напряжением в программном обеспечении. Затем можно настроить ЦАП для калибровки выходного напряжения как можно ближе к целевому напряжению. Эта схема с обратной связью обеспечивает очень точный метод регулировки подачи.При использовании метода с обратной связью точность внешних резисторов не имеет значения. На рисунке 4 выходное напряжение DC-DC4 регулируется одним из встроенных ЦАП.

Есть два основных применения схемы регулирования подачи. Первая — это концепция , на которой запасаются, то есть проверка реакции системы на работу источников на границах указанного диапазона напряжения питания оборудования. Производители оборудования для передачи данных, телекоммуникаций, сотовой инфраструктуры, серверов и сетей хранения данных должны тщательно тестировать свои системы перед отправкой конечным клиентам.Все источники питания в системе должны работать с определенным допуском (например, ± 5%, ± 10%). Маржа позволяет отрегулировать все расходные материалы на борту до верхнего и нижнего пределов допустимого диапазона с проведением тестов для обеспечения правильной работы. Централизованное устройство управления питанием с возможностью регулировки питания можно использовать для выполнения этого предельного теста, сводя к минимуму потребность в дополнительных компонентах и ​​области печатной платы, необходимых для выполнения функции, которая требуется только один раз — во время проверки запаса на испытательной площадке производителя.

Четыре- угла Испытание, т. Е. Испытание в рабочем диапазоне напряжения и температуры оборудования, часто требуется, поэтому ADM1062 объединяет измерение температуры и обратное считывание в дополнение к схеме запаса источника питания с обратной связью.

Второе применение схемы регулировки подачи — это компенсация колебаний подачи системы в полевых условиях. У таких различий много причин. В краткосрочной перспективе довольно часто напряжения незначительно изменяются при изменении температуры.В долгосрочной перспективе некоторые значения компонентов могут незначительно изменяться в течение срока службы продукта, что может привести к дрейфу напряжения. Цепи АЦП и ЦАП можно активировать периодически (например, каждые 10, 30 или 60 секунд) в сочетании с циклом программной калибровки, чтобы поддерживать напряжение там, где оно должно быть.

Гибкость

ADM1066 имеет встроенную энергонезависимую память, что позволяет его перепрограммировать столько раз, сколько необходимо, в то время как потребности системы в последовательности и мониторинге развиваются в процессе разработки.Это означает, что проектирование оборудования может быть завершено на ранней стадии процесса прототипа, а оптимизация мониторинга и последовательности может выполняться по мере выполнения проекта.

Такие функции, как цифровое измерение температуры и напряжения, упрощают и ускоряют процесс оценки. Инструменты маржирования позволят регулировать шины напряжения во время цикла разработки. Таким образом, в ситуации, когда ключевой ASIC, FPGA или процессор также находятся в разработке, а уровни напряжения питания или требования к последовательности находятся в постоянном изменении по мере поставки новых кремниевых версий, простая настройка может быть выполнена через графический интерфейс программного обеспечения. .Таким образом, устройство управления питанием можно перепрограммировать за несколько минут, чтобы учесть изменения, без необходимости физического изменения компонентов на плате или, что еще хуже, перепроектирования оборудования.

Заключение

Растущее количество шин напряжения и появление последовательности источников питания повысили требования к проектировщикам питания во всех видах устройств и систем — от ноутбуков, телевизионных приставок и автомобильных систем до серверов и хранилищ, сотовой связи. базовые станции и системы Интернет-маршрутизации и коммутации.Также представляют интерес более строгие процедуры тестирования, новые уровни сбора информации и быстрое и простое программирование, особенно в системах среднего и высокого уровня. Для повышения устойчивости и надежности, а также для добавления этих жизненно важных новых функций доступно множество новых интегральных схем управления питанием, которые помогают решать эти проблемы безопасно, эффективно и с минимальной площадью платы, сокращая при этом время вывода на рынок.

% PDF-1.3 % 342 0 объект > эндобдж xref 342 85 0000000016 00000 н. 0000002051 00000 н. 0000002204 00000 н. 0000003234 00000 н. 0000003621 00000 н. 0000003688 00000 н. 0000003847 00000 н. 0000004061 00000 н. 0000004235 00000 н. 0000004314 00000 н. 0000004617 00000 н. 0000004696 00000 н. 0000004942 00000 н. 0000005021 00000 н. 0000005235 00000 н. 0000005429 00000 н. 0000005618 00000 н. 0000005697 00000 п. 0000005776 00000 н. 0000005855 00000 н. 0000006153 00000 п. 0000006232 00000 н. 0000006456 00000 н. 0000006670 00000 н. 0000006971 00000 н. 0000007050 00000 н. 0000007289 00000 н. 0000007368 00000 н. 0000007447 00000 н. 0000007526 00000 н. 0000007730 00000 н. 0000007808 00000 н. 0000008094 00000 н. 0000008365 00000 н. 0000008616 00000 н. 0000008695 00000 н. 0000008773 00000 н. 0000008851 00000 н. 0000009020 00000 н. 0000009098 00000 н. 0000009240 00000 п. 0000009459 00000 н. 0000009683 00000 п. 0000009761 00000 н. 0000009930 00000 н. 0000010008 00000 п. 0000010086 00000 п. 0000010164 00000 п. 0000010380 00000 п. 0000010458 00000 п. 0000010687 00000 п. 0000010764 00000 п. 0000010988 00000 п. 0000011234 00000 п. 0000011448 00000 п. 0000011526 00000 п. 0000011730 00000 п. 0000012035 00000 п. 0000012113 00000 п. 0000012191 00000 п. 0000012492 00000 п. 0000012570 00000 п. 0000012648 00000 п. 0000012725 00000 п. 0000012862 00000 п. 0000012939 00000 п. 0000013018 00000 п. 0000013097 00000 п. 0000013382 00000 п. 0000014117 00000 п. 0000014618 00000 п. 0000014882 00000 п. 0000014934 00000 п. 0000015206 00000 п. 0000015744 00000 п. 0000019096 00000 п. 0000021268 00000 п. 0000057692 00000 п. 0000060370 00000 п. 0000060423 00000 п. 0000060517 00000 п. 0000060701 00000 п. 0000060742 00000 п. 0000002355 00000 н. 0000003212 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 343 0 объект > эндобдж 344 0 объект > / Кодировка> >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> эндобдж 425 0 объект > поток HTGLa6! A @ $ 8 = TT 숽 `.{/ «EPuFlWM4Djԃƃo xoM

Архитектура и принцип работы источника питания с обратным ходом

Конструкция с обратным ходом представляет собой импульсный источник питания (ИИП), который использовался более 70 лет и до сих пор остается мощным. Этот источник питания, также называемый преобразователем мощности, имеет две различные рабочие фазы, при этом мощность со стороны входа передается на сторону выхода только тогда, когда переключатель первичной стороны выключен, а его текущий поток равен нулю или близок к нему. Ядро обратноходовой конструкции имеет довольно короткую и недорогую ведомость материалов (BOM): входной конденсатор, переключатель MOSFET на первичной стороне, выпрямительный диод на выходной (вторичной) стороне и выходной конденсатор.Кроме того, есть сам обратный трансформатор (конечно, как и в любой другой конструкции, окончательная схема более сложна).

Конструкция с обратным ходом была разработана в 1930-х и 1940-х годах и значительно усовершенствована в 1950-х годах с появлением коммерческого телевидения. В некотором смысле он предшествует нашей современной концепции нелинейного импульсного источника питания (см. «Полвека назад, лучшие транзисторы и импульсные регуляторы произвели революцию в конструкции компьютерных источников питания» в IEEE Spectrum ).

Ранее обратный преобразователь обеспечивал высокое напряжение, необходимое для ЭЛТ и других электронных ламп, которые были «активной» электроникой до транзисторов и ИС. В результате этого огромного рынка он был спроектирован и оптимизирован для обеспечения низкой стоимости, высокой надежности, безопасности и технологичности. Конструкция и характеристики обратного хода хорошо подходят для применения в диапазоне от низкой до средней мощности от 100 до 250 Вт.

Основы обратного преобразователя

В отличие от конструкции без обратного хода, где трансформатор используется только для повышения или понижения напряжения, обратный трансформатор также используется в качестве индуктора, магнитного накопителя энергии.Этот трансформатор имеет дополнительные обмотки (критичные для обратного хода) помимо основного двухобмоточного трансформатора (первичная / вторичная обмотка). Коэффициент трансформации трансформатора выполняет две функции: он устанавливает соотношение выходного и входного напряжения и обеспечивает гальваническую (омическую) изоляцию. За счет использования дополнительных обмоток обратная схема может одновременно обеспечивать несколько выходов.

В основном цикле обратного хода замыкание переключателя первичной стороны увеличивает первичный ток и магнитный поток в трансформаторе / катушке индуктивности, поскольку цепь первичной стороны питается от источника (рис.1) . Напряжение во вторичной обмотке отрицательное из-за относительного соотношения между первичной и вторичной обмотками. Следовательно, диод имеет обратное смещение и блокирует ток, а конденсатор вторичной стороны подает ток на нагрузку во время фазы работы.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216f60» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Informa Pbj3 Flyback Fig1 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/12/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Informa_PBJ3_Flyback_Fig1.png?auto=format&fit=max&w=1440% data-embed-caption = «»]}

1. В первом цикле работы обратноходового преобразователя переключатель первичной стороны замкнут, таким образом, увеличивает первичный ток и магнитный поток трансформатора / индуктора. (Источник: Википедия)

Переключатель размыкается на следующей фазе цикла (рис.2) , поэтому ток первичной стороны стремится к нулю и магнитный поток падает. Теперь напряжение на вторичной стороне становится положительным, диод смещен в прямом направлении, и ток течет от вторичной стороны трансформатора к конденсатору, таким образом пополняя конденсатор.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216f62» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Informa Pbj3 Flyback Fig2 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/12/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Informa_PBJ3_Flyback_Fig2.png?auto=format&fit=max&w=1440% data-embed-caption = «»]}

2. Во втором цикле работы обратноходового преобразователя переключатель первичной стороны размыкается, и ток течет от вторичной стороны трансформатора к конденсатору. (Источник: Википедия)

В схеме с обратным ходом выходной конденсатор подобен ведру, которое либо заполняется (перезаряжается), либо опорожняется (питает нагрузку), но он никогда не подвергается воздействию обоих одновременно.Результирующая пульсация на выходе должна фильтроваться конденсатором, который никогда не может опуститься до нулевого заряда. Название «обратный ход» связано с внезапной остановкой / остановкой, включением / выключением переключателя MOSFET с формой волны, которая выглядит как внезапное изменение направления тока (рис. 3) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216f64» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Informa Pbj3 Flyback Fig3 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/12/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Informa_PBJ3_Flyback_Fig3.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}

3. Основная форма волны обратноходовой топологии показывает резкое изменение направления и переходы для первичных и вторичных токов. (Источник: Википедия)

Регулировка выхода достигается регулировкой рабочего цикла включения / выключения переключателя первичной стороны.Некоторые конструкции также регулируют частоту переключения (более быстрое переключение приводит к более точному отслеживанию выхода до желаемого выходного значения. Эта обратная связь с необходимой изоляцией входа-выхода обеспечивается либо через специальную обмотку на трансформаторе (традиционный и исторический подход) (Рис. 4a) или через оптопару (Рис. 4b) .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216f66» data-embed-element = «span «data-embed-size =» 640w «data-embed-alt =» Electronicdesign Com Sites Electronicdesign com Файлы Informa Pbj3 Обратный ход Fig4a 4b «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/12/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Informa_PBJ3_Flyback_Fig4a_4b.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed326-caption

4. В традиционной конструкции с обратным ходом используется трансформатор / индуктор, по крайней мере, с двумя первичными обмотками и одной вторичной обмоткой (а). В некоторых конструкциях обратного хода используется оптопара для обеспечения изолированной обратной связи, эквивалентной второй обмотке первичной стороны. (Источники: Analog Devices и Texas Instruments)

Режимы работы

Обратноходовые преобразователи

(и многие другие типы преобразователей) могут быть разработаны для работы в одном из двух режимов.В режиме прерывистой проводимости (DCM) трансформатор полностью размагничивается во время каждого цикла переключения. Обычно это делается с фиксированной частотой переключения и модуляцией пикового тока для соответствия требованиям нагрузки. В режиме непрерывной проводимости (CCM) в трансформаторе всегда течет ток во время каждого цикла переключения. Следовательно, в трансформаторе всегда присутствует некоторая остаточная энергия, потому что каждый цикл переключения начинается до того, как ток полностью истощится.

В DCM отсутствуют потери при обратном восстановлении в выходном выпрямителе, так как его ток падает до нуля в течение каждого цикла переключения. Требуемое значение индуктивности первичной стороны невелико, и требуется только трансформатор меньшего размера. Аналитически, конструкция DCM по своей сути более устойчива, поскольку в правой полуплоскости ее передаточной функции нет нуля. Однако DCM имеет очень большие токи пульсации и, следовательно, требует фильтров большего размера.

Напротив, CCM имеет небольшие токи пульсации и среднеквадратичные значения.Эти более низкие токи также снижают потери проводимости и отключения, в то время как более низкие пиковые токи позволяют использовать меньшие компоненты фильтра. Но недостатком CCM является то, что он имеет ноль в правой полуплоскости передаточной функции, что ограничивает полосу пропускания контура управления и его динамический отклик. CCM также требует большей индуктивности и, следовательно, большей магнитной составляющей.

Улучшение обратноходового преобразователя

Как и в случае с любым другим блоком питания, некоторые изменения и усовершенствования могут превратить хороший блок питания в очень хороший.В DCM существует мертвое время или резонансное «кольцо», в котором ни диод, ни MOSFET не проводят ток, создаваемое взаимодействием между первичной индуктивностью трансформатора и паразитной емкостью в коммутационном узле. Квазирезонансная (QR) конструкция регулирует пиковый ток и частоту переключения таким образом, чтобы полевой МОП-транзистор включался в первой «впадине» этого резонансного звона и сводит к минимуму потери.

Еще одно усовершенствование — «переключение впадин». Контроллер определяет, когда резонансное кольцо мертвого времени находится в своей нижней точке, и включает в этот момент полевой МОП-транзистор, чтобы начать следующий цикл переключения, а также для снижения коммутационных потерь.

Современные контроллеры IC сводят к минимуму многие из неизбежных проблем, связанных с проектированием полного обратноходового источника питания, при одновременном повышении производительности. Например, LT8304-1 от компании Analog Devices представляет собой обратный преобразователь без оптоизоляции, который измеряет выходное напряжение непосредственно из сигнала обратного хода первичной стороны (рис.5) и, следовательно, не требует третьей обмотки или оптоизолятора для регулирования. .

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275fbf6d5f267ee216f68» data-embed-element = «span» data-embed-size = «640w» data-embed-alt = «Electronicdesign Com Сайты Electronicdesign com Файлы Informa Pbj3 Flyback Fig5 «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2019/12/electronicdesign_com_sites_electronicdesign.com_files_Informa_PBJ3_Flyback_Fig5.png?auto=format&fit=max&w=1440% «data-embed-caption =» «] 9

5. Основанная на LT8304-1, эта конструкция преобразует входное напряжение 4–28 В в выходное напряжение 1000 В; гарантированный минимальный выходной ток зависит от входного напряжения и достигает 15 мА при входном напряжении 28 В. (Источник: Analog Devices)

Техническое описание упрощает выбор и идентификацию обратного трансформатора, предоставляя таблицу общих пар входных / выходных напряжений и токов, соответствующих названиям поставщиков и моделям стандартных доступных трансформаторов.Результат: создание хорошей конструкции с обратным ходом теперь стало намного проще.

Заключение

При выборе топологии источника питания / преобразователя следует учитывать множество законных возможностей, каждая из которых обладает уникальным набором функций, а также положительными и отрицательными характеристиками. Их необходимо сопоставить с приоритетами системы, их техническими характеристиками и долларовыми затратами. Подход с обратным ходом — жизнеспособный соперник в приложениях с мощностью ниже нескольких сотен ватт при напряжениях от однозначных до киловольт, и он особенно привлекателен, когда требуются несколько выходов постоянного тока и изоляция входа / выхода.

Дополнительная литература:

Прочие ссылки

• Обмен электротехническими стеками, «Как на самом деле работает обратный канал телевидения с ЭЛТ»
• Autodesk Instructables, «Драйвер обратного трансформатора 2n3055 для начинающих»
• Роберт Гаврон, «Источник высокого напряжения (10–30 кВ) из трансформатора обратного хода телевидения на ЭЛТ»
• Электронное руководство по ремонту, «Что такое обратный трансформатор?
• Texas Instruments, «Понимание основ обратного преобразователя»
• Analog Devices, «Выход 1000 В, без оптопары, изолированный обратный преобразователь»
• Maxim Integrated, Указание по применению 1166, «Конструкция обратного трансформатора для источников питания MAX1856 SLIC»

Что такое обратный преобразователь?

Что такое Flyback Converter

Обратный преобразователь представляет собой топологию источника питания, в которой используется взаимно связанный индуктор для хранения энергии при прохождении тока и высвобождения энергии при отключении питания.Обратные преобразователи похожи на бустерные преобразователи по архитектуре и производительности. Однако первичная обмотка трансформатора заменяет катушку индуктивности, а вторичная обмотка обеспечивает выход. В конфигурации с обратным ходом первичная и вторичная обмотки используются как две отдельные катушки индуктивности.

Принцип действия обратного преобразователя

Когда ток, протекающий через катушку индуктивности, отключается, энергия, запасенная в магнитном поле, высвобождается за счет внезапного изменения напряжения на клеммах.Если для отвода накопленной энергии в какое-либо место используется диод, он называется обратным диодом. Для этого требуется только одна обмотка на катушке индуктивности, поэтому катушка индуктивности будет называться обратным трансформатором. Эта схема обладает интересным свойством передачи энергии на вторичную сторону источника питания только при выключенном первичном переключателе.

Базовый обратный преобразователь использует относительно небольшое количество компонентов. Коммутационное устройство прерывает входное постоянное напряжение, и энергия в первичной обмотке передается вторичной через коммутирующий трансформатор.Диод во вторичной обмотке выпрямляет напряжение, а конденсатор сглаживает выпрямленное напряжение. В практической схеме используется цепь обратной связи для контроля выходного напряжения, а также устройство переключения схемы управления.

Работа обратноходового преобразователя с ШИМ в непрерывном режиме

Рисунок 1 Базовая схема обратноходового преобразователя — Изображение предоставлено

В типичном применении переключающее устройство, такое как транзистор, обычно включается и выключается с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией.Полярность трансформатора обычно меняется на обратную, так что, когда транзистор включен, ток течет в первичной обмотке, однако вторичный диод смещен в обратном направлении, и ток в этой обмотке не течет. Энергия сохраняется в трансформаторе до тех пор, пока MOSFET не выключится. Накопленная энергия производит ток, который смещает диод в прямом направлении, который выпрямляет его, создавая на выходе постоянный ток.

Преимущества обратного преобразователя

• Первичная обмотка изолирована от выхода.
• Возможность подачи нескольких выходных напряжений, все из которых изолированы от первичной обмотки.
• Способность регулировать несколько выходных напряжений одним регулятором.
• Может работать в широком диапазоне входных напряжений
• Обратные преобразователи используют очень мало компонентов по сравнению с другими типами SMPS.

Трансформатор Flyback

Обратный трансформатор больше похож на две связанные катушки индуктивности и поэтому отличается от обычного трансформатора.Обратный ход предназначен для хранения энергии, в то время как обычный — нет. Кроме того, он работает на высоких частотах около 50 кГц. Его сердечник обычно сделан из феррита и имеет немагнитный воздушный зазор, в котором накапливается энергия. Обычный трансформатор сделан из железного сердечника.

Чтобы трансформатор накапливал энергию во время протекания тока в первичной обмотке, а затем передавал энергию вторичной обмотке, когда переключающее устройство выключено, две катушки индуктивности должны быть магнитно связаны.

Рекомендации при проектировании обратного преобразователя

Коэффициент трансформации влияет на пики первичного и вторичного токов, а также на рабочий цикл. Например, при низком соотношении витков рабочий цикл короче и ток в первичной обмотке увеличивается.

Трансформаторы обычно изготавливаются на заказ, так как на рынке невозможно получить идеальное передаточное число. Когда сложно получить идеальный трансформатор с требуемым коэффициентом трансформации трансформатора, лучше всего начать с поиска доступных трансформаторов и выбрать тот, который ближе к желаемым параметрам.Затем следует выбор других компонентов таким образом, чтобы компенсировать небольшую разницу, которую трансформатор может внести между, скажем, требуемым напряжением и выходом трансформатора.

Применение обратных преобразователей

Обратный преобразователь используется в широком спектре электронных приложений, таких как:

• Телевизоры, потребляющие небольшое количество энергии, примерно до 250 Вт
• Резервные блоки питания для компьютеров
• Зарядные устройства для сотовых телефонов и мобильных устройств
• Источники высокого напряжения для ЭЛТ телевизоров и мониторов, лазеров, ксеноновых фонарей, копировальных аппаратов и т. Д.

Основы проектирования источников питания: активная коррекция коэффициента мощности

Вот заключение нашей серии статей «Основы проектирования источников питания»! Сначала мы представили концепцию коэффициента мощности, а затем обсудили коррекцию коэффициента мощности (PFC) и то, как реализовать пассивную PFC. Здесь мы углубимся в активную коррекцию коэффициента мощности и когда вы захотите ее использовать.

Для любой конструкции блока питания мощностью более 100 Вт предпочтительным типом коррекции коэффициента мощности является активная коррекция коэффициента мощности (Active PFC), поскольку она обеспечивает более легкое и эффективное управление коэффициентом мощности.Активный PFC состоит из импульсного регулятора, работающего на высокой частоте коммутации, способного генерировать теоретический коэффициент мощности более 95%. Активная коррекция коэффициента мощности автоматически корректирует входное напряжение переменного тока и поддерживает широкий диапазон входных напряжений. Одним из недостатков Active PFC является дополнительная стоимость, связанная с дополнительной сложностью, необходимой для его реализации.

Схема активной коррекции мощности

На схеме ниже показаны основные элементы схемы активной коррекции коэффициента мощности.Схема управления измеряет как входное напряжение (контакт 2 на контроллере), так и ток (RS и контакты 3 и 11 на контроллере) и регулирует время переключения и рабочий цикл, чтобы представить синфазное напряжение и токовую нагрузку на Вход.

Базовая активная схема PFC

Активный PFC, показанный выше, имеет форму повышающего регулятора, и в результате напряжение, возникающее на нагрузке (R1), должно быть больше, чем максимальное значение пикового напряжения, появляющегося на входе .Обычно напряжение постоянного тока устанавливается на 10–20 В выше ожидаемого максимального пикового входного напряжения. При разработке универсального входного источника питания (87–266 В среднеквадратического значения при 47–63 Гц) выходное напряжение постоянного тока от PFC на входе преобразователя постоянного тока будет установлено на уровне 386–396 В.

Используя активную схему коррекции коэффициента мощности, можно обеспечить любое входное напряжение 87 266 В (среднеквадратичное значение) и относительно легко достичь коэффициента мощности 0,98.

Регулятор повышения PFC

Ниже представлена ​​базовая блок-схема регулятора повышения PFC.В отличие от стандартного входа источника питания, здесь нет удерживающего конденсатора непосредственно через мостовой выпрямитель, поэтому не возникает больших пусковых или переходных токов, когда входное напряжение поднимается выше напряжения на конденсаторе. PFC работает, индуцируя ток в катушке индуктивности (L1, см. Рисунок 1 выше) и заставляя ток отслеживать входное напряжение.

Блок-схема PFC

Схема управления определяет как входное напряжение, так и ток, протекающий по цепи. Контролируя время включения в переключателе (Q1), который помещает L1 на выход выпрямителя, ток в катушке увеличивается по мере увеличения входного напряжения.Переключатель периодически выключается, и напряжение на конце стока повышается до тех пор, пока ток в катушке индуктивности не достигнет уровня заряда. Обычно этот уровень устанавливается на несколько вольт выше, чем пиковое выходное напряжение мостового выпрямителя. Для правильной работы регулятора выходное напряжение повышающего регулятора должно быть выше входного напряжения.

Также измеряется выходное напряжение постоянного тока повышающего регулятора, и цикл заряда-разряда на катушке индуктивности регулируется для поддержания постоянного выходного напряжения.Существует требование, чтобы частота переключения повышающего преобразователя была намного выше, чем частота сети, обычно эти преобразователи переключаются на частотах от 20 кГц до 100 кГц. Более высокая частота позволяет использовать небольшую катушку индуктивности. Для сравнения, индуктор в пассивном PFC, описанном ранее, должен находиться в диапазоне 150–300 мГн, тогда как индуктор, необходимый в активном PFC, имеет порядок 10–30 мкГн. Разница составляет целых четыре порядка. Это позволяет использовать физически небольшие и легкие детали с низкими потерями.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества активного PFC:

• Коэффициент мощности ≥ 0,95
• Постоянное промежуточное напряжение для управления преобразователем постоянного тока в постоянный, упрощает требования и усложняет преобразователь постоянного тока.
• Маленькие, легкие индуктивные компоненты.
• Широкий диапазон входных напряжений, может работать от 87 В — 266 В, 47 Гц — 63 Гц без переключения
• Большая гибкость и управляемость

Основными недостатками активного PFC являются:

• Более высокая общая стоимость и сложность
• Требуется лучшая фильтрация для предотвращения попадания высокочастотного хэша в линию
• Компоненты с более высоким напряжением, чем требуется для пассивного PFC

.