Импульсный трансформатор представляет собой преобразователь, элемент управления которого функционирует в импульсном состоянии, постоянно замыкаясь и размыкаясь. Благодаря данной особенности работы подача тока происходит порционно.
Данная схема преобразователя напряжения применяется во многих бытовых электроприборах: в телевизорах, заряжающих устройствах для телефона, светодиодных лампах, компьютерной технике, бесперебойных источниках питания и т. д.
Содержание
Конструкционные особенности
Схема преобразователя с обратным ходом проста и имеет следующие элементы:
- электронный ключ (чаще всего его роль играет транзистор);
- накопительный дроссель;
- конденсатор;
- диод.
Главный принцип функционирования преобразователя заключается в беспрерывной смене закрытия и открытия. При открытом состоянии транзистора возникает подача тока, при этом в дросселе накапливается энергия. При закрытии транзистора энергия через дроссель передается на конденсатор и нагрузку.
Операция происходит поэтапно:
- 1 этап – при замкнутом транзисторе ток проходит через обмотку первичную, а накопление энергии происходит с трансформацией ее в магнитное поле;
- 2 этап - транзистор разомкнут, подача тока в обмотку прекращается, однако энергия, аккумулированная в магнитном поле дросселя, продуцирует ток на обмотке вторичной. Возникает открытие диода, при этом в конденсаторе аккумулируется энергия, которая впоследствии будет применена для питания нагрузки на 1 этапе.
Главные достоинства преобразователя
Простая схема устройства и незначительное количество электронных составляющих делают инверторы напряжения недорогими и надежными.
Основными достоинствами такого оборудования являются:
- отсутствие чувствительности к коротким замыканиям на выходе;
- делают невозможной передачу помех на нагрузку из сети;
- позволяют регулировать напряжение на выходе в широком диапазоне.
При этом импульсные преобразователи имеют один недостаток – ограничение мощности до 200 Вт. Если требуются более мощные источники питания,
Виды
С учетом функциональных особенностей различают следующие типы схем:
- понижающий преобразователь напряжения – задействован при нагрузках, которым для функционирования требуются большой уровень тока и низкий показатель напряжения;
- повышающий трансформатор – востребован для питания потребителей, нуждающихся в напряжении, превышающем показатели, которые способен обеспечить источник энергии;
- инвертирующий трансформатор – используется для получения напряжения с обратной полярностью.
У всех видов преобразователей напряжения есть несколько общих элементов:
- блок питания;
- коммутатор (он играет роль ключа);
- индуктивное устройство для накопления энергии (дроссель, катушка индуктивности);
- диод для выполнения блокировки;
- фильтровый конденсатор (он включен параллельно с сопротивлением нагрузки).
Благодаря соединению перечисленных элементов в отличающихся вариантах последовательности можно получить любую их трех разновидностей преобразователя напряжения.
Регулировать показатели выходного напряжения такого устройства удается при помощи корректировки ширины импульсов. А его стабилизация возникает вследствие применения импульсных преобразователей.
Использование стандартных линейных стабилизаторов для подобных целей в таких случаях неоправданно, так как они характеризуются низким уровнем КПД.
Импульсные устройства напряжения подразделяют на:
- стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией – подвергается изменениям продолжительность импульсов, при этом периодичность их возникновения остается без изменений;
- выпрямители с частотно-импульсной модуляцией – происходит преобразование частоты управляющих импульсов, а их длительность не изменяется.
Также встречаются варианты импульсных стабилизаторов, которые имеют смешанное регулирование.
В основе функционирования DC/DC преобразователей заложено понятие самоиндукции. Прерывание тока, поступающего через индуктивную катушку, в магнитном поле, расположенном вокруг нее, появляется ЭДС, а на клеммах возникает напряжение, которое характеризуется наличием обратной полярности. Управление током и периодами переключения схемы позволяет осуществлять регулирование напряжения самоиндукции.
Основные функциональные показатели
Главными рабочими параметрами всех разновидностей импульсных трансформаторов считаются:
- напряжение на выходе – бывает фиксированным либо регулируемым в определенном промежутке;
- напряжение на входе;
- ток на выходе – поможет определить, какую величину нагрузки способен поддерживать источник питания;
- стабилизация напряжения;
- размеры пульсаций;
- КПД.
При выборе генератора импульсов следует уделять особое внимание наличию и качеству систем, которые способны защитить от перегрузок, возможного перегрева и короткого замыкания. Также необходима гальваническая развязка, которая сделает невозможной подачу угрожающего входного напряжения.