Poradniki
ABC zasilaczy transformatorowych i impulsowych. Jakie wymagania stawiają przed użytkownikiem te urządzenia?
Do czego w ogóle potrzebne są zasilacze? Przecież równie dobrze moglibyśmy zasilać urządzenia bezpośrednio z sieci energetycznej. Nie do końca, ponieważ wymagałoby to konieczności transportowania na duże odległości prądu stałego (DC) zamiast prądu zmiennego (AC). Aby tego uniknąć, konieczny jest właśnie dobrej jakości zasilacz. Ale który wybrać - transformatorowy czy impulsowy? Oba rozwiązania mają swoje mocne i słabe strony. Najważniejsze, aby stosować rozwiązanie o nieco większej mocy, niż potrzebuje tego odbiornik, ponieważ zasilacze optymalnie pracują w zakresie 50-75% swojej znamionowej mocy.
Zasilacze transformatorowe
Jeśli chodzi o zasilacz liniowy (transformatorowy), mówiąc najprościej, napięcie sieciowe w pierwszej kolejności trafia do jego transformatora, który w zależności od stosunku zwojów uzwojenia pierwotnego do wtórnego zmniejsza lub zwiększa napięcie. Następnie kierowane jest ono do układu prostowniczego w celu wyprostowania, po czym zostaje dodatkowo przefiltrowane. W kolejnym etapie napięcie trafia do układu stabilizującego zasilacza. Pozwala to zmienić napięcie 230 V prądu zmiennego (AC) na przykładowo 24 V prądu stałego (DC).
Zasilacze transformatorowe prądu stałego są stosunkowo prostą koncepcją wykorzystywaną do podstawowych zadań. Ich działanie odbywa się według ściśle określonych etapów.
- Etap 1 - Transformator skaluje napięcie sieciowe prądu przemiennego do wartości zgodnej z wymaganym maksymalnym poziomem napięcia wyjściowego prądu stałego.
- Etap 2 - Napięcie prądu przemiennego poddawane jest prostowaniu do napięcia prądu stałego.
- Etap 3 - Kondensatory elektrolityczne filtrują większość tętnienia napięcia.
- Etap 4 - Stabilizator liniowy (choć czasem zdarza się impulsowy) reguluje napięcie do określonego poziomu.
- Etap 5 - Kondensator filtra wyjściowego redukuje szum wyjściowy AC i tętnienia, a także obniża impedancję wyjściową, co zapewnia lepszą charakterystykę źródła napięcia.
Zasilacze liniowe - zalety:
- niski poziom tętnienia i szumu
- szybka reakcja przejściowa
- stosunkowo tanie dla mocy mniejszych niż 400 W
Zasilacze liniowe - wady:
- niska wydajność energetyczna
- stosunkowo ciężki i duży
- powyżej 400 W mocy - wysoki koszt materiału, brak wydajności generuje nadmierne ciepło i wysokie koszty
Zasilacz liniowy najlepiej sprawdza się w przypadku aplikacji, w których wymagany jest niski poziom szumów i mniejsza moc wyjściowa, a także wszędzie tam, gdzie rozmiar zasilacza nie jest priorytetem. Zasilacze transformatorowe zapewniają 100% separację od sieci, a więc sprawdzają się wszędzie tam, gdzie wymagany jest wysoki poziom bezpieczeństwa.
Zasilacze impulsowe
Tego rodzaju zasilacze budowane są w oparciu o przetwornicę napięciową. Zasilacz impulsowy znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle, automatyce domowej oraz sprzęcie elektronicznym.
Standardowy zasilacz impulsowy prądu stałego jest urządzeniem bardziej złożonym niż zasilacz liniowy. Jego działanie również odbywa się według ściśle określonych etapów.
- Etap 1 - Napięcie sieciowe prądu przemiennego zostaje poddane prostowaniu oraz filtrowaniu w celu zapewnienia nieuregulowanej szyny prądu stałego wysokiego napięcia do zasilania obwodu falownika prądu stałego.
- Etap 2 - Tranzystory mocy przełączane w zakresie od 10 do 100 kHz dyktują przebieg prądu przemiennego o wysokim napięciu oraz wysokiej częstotliwości na transformator (wejście).
- Etap 3 - Napięcie impulsu prądu przemiennego zostaje zeskalowane przez stosunek liczby zwojów transformatora do wartości zgodnej z wymaganym napięciem wyjściowym prądu stałego.
- Etap 4 – Napięcie wyjściowe prądu przemiennego transformatora zostaje poddane prostowaniu w pulsacyjne napięcie prądu stałego.
- Etap 5 - Filtr wyjściowy LC (induktor-kondensator) uśrednia napięcie pulsacyjne do ciągłego napięcia stałego na wyjściu zasilacza.
Zasilacz impulsowy - zalety:
- kompaktowy rozmiar
- bardzo dobra wydajność przy wszystkich napięciach wyjściowych
- tańszy przy wyższych mocach
- jest w stanie generować wysoką moc wyjściową
Zasilacz impulsowy - wady:
- wolniejsza reakcja
- większe tętnienia i szumy wyjściowe
- zawartość widma wysokiej częstotliwości
Niewątpliwym atutem zasilaczy impulsowych jest ich wydajność. Dobrej jakości, efektywny zasilacz impulsowy opiera się na zaawansowanej elektronice, dzięki której zniwelowaniu ulegają szumy, a także skraca się przejściowy czas reakcji. Ponadto na zmniejszenie tętnienia i szumu wpływa cyfrowe filtrowanie, a dzięki solidnej konstrukcji mechanicznej urządzenia obniżeniu ulega także emisja szumu o wysokiej częstotliwości.