Что такое импульсные блоки питания (ИБП)?

Любое электронное оборудование имеет в своем составе источник постоянного напряжения. В современной электронной технике чаще приходится встречаться с двумя видами источников питания: импульсные блоки питания и линейные блоки питания. Лидирующее положение занимают импульсные блоки питания (ИБП).

Линейные блоки питания имеют много полезных свойств таких как: простота, низкие выходные пульсации и шум, превосходные значения нестабильности по напряжению и току, быстрое время восстановления. Главным недостатком является невысокая эффективность, невысокий КПД.

ИБП широко применяются из-за высокого КПД, малых габаритов и массы, высокой удельной мощности. Все перечисленные свойства ИБП получили благодаря применению ключевого режима работы силовых элементов. Малую массу и габариты ИБП получили, прежде всего за счет исключения из схемы мощного низкочастотного силового трансформатора работающего на частоте 50 Гц. Вместо понижающего трансформатора используется высокочастотный трансформатор, работающий на частоте несколько десятков кГц., что позволяет уменьшить объем и массу электромагнитных элементов по сравнению с эквивалентными линейными источниками, тем самым повысить удельные объемно-массовые показатели.

К недостаткам ИБП относятся такие характеристики как сложность схемы, наличие высокочастотных шумов и помех, увеличение пульсаций выходного напряжения, большое время выхода на рабочий режим.

При сравнении характеристик показанных в таблице 1, можно сказать, что КПД импульсных источников питания увеличивается по сравнению с источником с понижающим трансформатором в отношении 2:1, удельная мощность увеличивается в 5 раз.

Таблица 1

Существенным недостатком ИБП является большое количество электронных компонентов , и как правило восстанавливать эти блоки приходится чаще. Во время проведения ремонта и локализации неисправности важное значение имеет наличие опыта и понимание происходящих процессов во время нормальной работы. без этих знаний полноценный ремонт невозможен.

Типичный ИБП состоит из следующих компонентов:

-входного помехоподавляющего фильтра;

-сетевого выпрямителя;

-сглаживающего емкостного делителя;

-ключевого транзисторного преобразователя;

-импульсного силового трансформатора;

-вторичных выпрямителей;

-выходных помехоподавляющих фильтров;

-схемы управления.

Для получения постоянных выходных напряжений в ИБП осуществляется тройное преобразование напряжения:

- cетевое напряжение выпрямляется и сглаживается;

- выпрямленное постоянное напряжение +310В преобразуется в импульсное прямоугольное с частотой несколько десятков кГц;

- импульсное напряжение трансформируется с соответствующим коэффициентом трансформации на вторичную сторону.

Важным узлом схемы является ключевой преобразователь. Он может быть построен на одном (однотактная схема) или двух транзисторах (двухтактная схема). В ИБП применяются три способа регулирования:

- широтно-импульсный (ШИМ), при котором частота остается постоянной, изменяется время нахождения транзистора в режиме насыщения;

- частотно-импульсный (ЧИМ), постоянно время нахождения транзистора в режиме насыщения транзистора, непостоянно время коммутации (частота);

- двухпозиционные, при котором и период, и время нахождения транзистора в режиме насыщения изменяется.

ИБП построенные на основе однотактных и двухтакных преобразователей подразделяются на регулируемые и нерегулируемые. В преобразователях вход и выход могут быть гальванически связаны и развязаны через трансформатор.