119 120 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130

Раздел 16 Импульсные источники питания

Историческая справка

Принципы построения импульсных источников питания (ИИП) используются вот уже более 100 лет (хотя люди и не знали, что речь шла именно об этих принципах). Система зажигания для бензинового двигателя представляет собой не что иное, как самый первый вариант обратноходового источника питания. Затем импульсные источники нашли применение в высоковольтном блоке телевизора. И снова это был элементарный обратноходовой источник питания. Название «об­ратноходовой» происходит от названия короткого периода времени, за который точка с правой стороны экрана кинескопа перемещалась на левую сторону (так называемый «обратный ход»). Быстрое изменение тока в отклоняющей катушке производит очень большое напряжение. В телевизоре этот эффект использовался для создания большого ускоряющего потенциала, необходимого для работы электронно-лучевой трубки.

Использование импульсных источников питания в массовом применении вплоть до конца 1960-х годов было ограничено функциональными возможностями трёх главных их компонентов: магнитопровода, ключа и выпрямителя. Компоненты для ИИП стали доступными ещё в начале 1960-х с появлением высоковольтных биполярных транзисторов, но в маломощных схемах использовать их было экономически невыгодно до тех пор, пока цена полупроводников не упала до вполне приемлемой. С 1970 года достижения в разработке всех категорий компонентов кардинально изменили ситуацию на рынке источников питания, особенно в тех его секторах, где применение линейных трёхвыводных стабилизаторов было невозможно вследствие их неспособности обеспечить требуемый уровень мощности. Достижения полупроводниковой электроники тех времён позволяли производить малогабаритные импульсные источники питания с номинальной мощностью несколько десятков ватт. В них использовались ИС, дроссель и пара конденсаторов, и весь стабилизатор напряжения имел габариты меньше, чем габариты импульсного транзистора 1960-х годов в корпусе ТО-3.

Стоимость одного ватта сетевых источников питания упала настолько, что разработчикам стало невыгодно проектировать и изготавливать собственные источники, если не выпускать их в максимально больших количествах. Многие компании представили на рынок линейки источников питания со стандартными выходными напряжениями. Многие из этих компаний могут также за отдельную плату производить модификацию своих стандартных схем под нестандартные напряжения.

Большинство ведущих производителей линейных ИС (Linear Technology, Maxim, TI, National Semiconductor, Analog Devices и др.) предлагают линейки импульсных стабилизаторов, подходящих для локальной стабилизации ( «point-of-load») или преобразования напряжения. Современные полупроводниковые компоненты производства этих фирм обладают очень малыми габаритами и высокой эффективностью. Это особенно актуально для устройств, питающихся от батареи, когда важную роль играет продолжительность работы между подзарядками. Современные компоненты зачастую сочетают в одном корпусе схему управления, ключ и выпрямители.

Производители пассивных компонентов также были заняты усовершенствованием своей продукции. Компании, производящие магнитные материалы (Ferroxcube, Siemens, Micrometals, подразделение Magnetics компании Spang & Со. и др.), расширили частотный диапазон трансформаторов и дросселей — от нескольких десятков килогерц в 60-х годах до единиц мегагерц в настоящее время. Благодаря этому усовершенствованию современные схемы характеризуются малыми габаритами фильтрующих конденсаторов и магнитных сердечников. Производители конденсаторов также усовершенствовали фильтрующие конденсаторы для импульсных схем. Обычные электролитические конденсаторы обладают очень большим эквивалентным последовательным сопротивлением, вследствие чего при быстро меняющемся постоянном напряжении происходит рассеивание мощности. Если эквивалентный переменный ток будет слишком высоким, эти электролиты могут перегреться и взорваться. Все производители электролитических конденсаторов в настоящее время выпускают линейки конденсаторов с пониженным эквивалентным последовательным сопротивлением.

119 120 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130