Импульсный преобразователь напряжения

Проблема получения в большегрузном автомобиле напряжения, необходимого для питания радиостанций, автоэлектроники и средств связи (12-14 Вольт) может быть решена несколькими способами. Самый простой из них взять необходимое напряжение с одного аккумулятора. Но последствия таких «экспериментов» печальны: через некоторое время аккумулятор придётся выбросить. Другой, «цивилизованный» способ это установить в автомобиле устройство которое позволит получить необходимое напряжение без ущерба для штатной системы электрооборудования машины. В настоящее время выпускается два типа подобных устройств принципиально отличающихся друг от друга.

Первая группа – это линейные стабилизаторы напряжения (адаптеры). Суть данного вида стабилизации состоит в том, что «лишнее» напряжение «остаётся» на регулирующем элементе. При этом ток который течёт от аккумулятора (I_акк. рис.1) равен току текущему в полезную нагрузку (I_н.рис.1), а поскольку входное напряжение в два раза превышает выходное значит мощность потребляемая от аккумулятора в 2 раза превышает мощность которую потребляет полезная нагрузка, т.е. КПД такого стабилизатора (адаптора) 50% (а реально и ещё меньше). Попробуем для наглядности подставить живые цифры. Возьмём ток полезной нагрузки I_н.=20Ампер.

Тогда:

Р_акк.=I_акк.хU_акк.=20Ах28В=560Ватт

Р_н.= I_н.х U_н. = 20Ах14В=280Ватт

Разница этих мощностей (280 Ватт) выделяется в виде тепла, нагревая радиатор стабилизатора. Чтобы рассеивать такую мощность в течении продолжительного времени нужен радиатор огромных размеров. Реально данные стабилизаторы (адаптеры) выполнены на радиаторах гораздо меньших размеров, а это значит что если производитель заявляет, что максимальный ток стабилизатора равен 20-ти Амперам, то продолжительный режим работы стабилизатора будет возможен при токе 6-7 Ампер, не более. Эти преобразователи оптимальны для питания радиостанций и аудио аппаратуры т.к. максимальный ток эти приборы потребляют как раз кратковременно.

Вторая группа – это импульсные устройства. Принципиальное отличие импульсной схемотехники заключается в том, что она позволяет получить источники питания с высоким КПД, до 90%. В таких преобразователях «лишнее» напряжение не рассеивается в виде тепла, а преобразовывается в «дополнительный» ток на выходе. В свою очередь импульсные устройства можно разделить на две подгруппы:

-импульсные стабилизаторы напряжения /КПД до 90%/

-импульсные преобразователи напряжения (блоки питания) /КПД до 80%/

Отличительной особенностью импульсных преобразователей является гальваническая развязка входного и выходного напряжений (т.е. в их составе имеется трансформатор ), который исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход при любых неисправностях самого преобразователя.

Современная элементная база и схемотехника позволила создать импульсные преобразователи и стабилизаторы напряжения которые обеспечивают:

1.  Долговременный режим работы при максимальном токе нагрузки.
2. Автоматическое регулирование выходной мощности (можно не бояться перегрузок вплоть до короткого замыкания). Система ограничения мощности сама отследит перегрузку и ограничит выходную мощность до безопасного уровня.
3. За счёт высокого КПД обеспечивается нормальный тепловой режим и как следствие высокая надёжность и малые габариты.
4. Мощность потребляемая от аккумулятора лишь на 10-15% больше, чем потребляет нагрузка.
5. Наличие гальванической развязки входного и выходного напряжений в преобразователе (т.е. в его составе имеется трансформатор) исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход. В стабилизаторе же устанавливается мощный высокоэффективный ограничитель напряжения.
6. Пожалуй единственным недостатком импульсных устройств это возможные радиопомехи их уровень зависит от производителя (стоимости) преобразователя. Недорогие преобразователи не рекомендуется применять для питания радиостанций и радиоприёмников.