Для звичайної людини, що не вникає в електроніку, був непомітний перехід всіх живильних пристроїв з лінійних на імпульсні. Саме імпульсні джерела (ПІП) харчування встановлюються в усій сучасній апаратурі. Основна причина переходу на такий тип перетворювачів напруги - це зменшення габаритів. Так як весь час, з початку появи і винаходи, електронні прилади потребують постійного зменшення їх розмірів. На малюнку зображений для порівняння габарити звичайного і імпульсного джерела постійного струму. Чи не озброєним оком видно різницю в розмірах.
Мережева фотогальванічна система без повернення енергії в мережу і без батарей
Системи, побудовані таким чином, можуть служити різним цілям - скорочувати рахунки за електроенергію або резервні потужності для певних споживачів. Залежно від мети, системи являють собою кілька типів. Ця фотоелектрична система схожа на системи продажів електроенергії, за винятком того, що вона не дозволяє повернути енергію в сітку. Це досягається додаванням додаткового пристрою до инвертору, що обмежує повернення енергії в випадках високої фотоелектричної продукції і низького споживання електроприладів.
Принцип дії ПІП і його пристрій
Імпульсний джерело живлення - це пристрій, який працює за принципом інвертора, тобто спочатку перетворює змінну напругу в постійне, а потім знову з постійного робить змінне потрібної частоти. В кінцевому підсумку останній каскад перетворювача все одно заснований на випрямленні напруги, так як більшість приладів все ж працюють на зниженому постійній напрузі. Суть зменшення габаритів цих живлять і перетворюють пристроїв побудована на роботі трансформатора. Справа в тому, що трансформатор не може працювати з постійною напругою. Просто-напросто на виході вторинної обмотки при подачі на первинну постійного струму не буде индуктироваться ЕРС ( електрорушійна сила). Для того щоб на вторинній обмотці з'явилося напруги воно повинно змінюватися у напрямку або ж по величині. Змінна напругаволодіє цією властивістю, ток в ньому змінює свій напрямок і величину з частотою 50 Гц. Однак, щоб зменшити габарити самого блоку живлення і відповідно трансформатора, що є основою гальванічної розв'язки, потрібно збільшити частоту вхідної напруги. 
Система оснащена високоякісними європейськими инверторами з 5-річною гарантією. Наша думка полягає в тому, що використання дешевих інверторів є занадто ризикованим, тому що ймовірність пошкодити їх до виплати інвестицій дуже висока.
Інша частина додається з зовнішньої мережі. Коли споживання при фотоелектричному виробництві падає, інвертор знижує потужність, щоб він не повертав енергію в сітку. За допомогою цієї системи енергія, створювана фотогальваніка, негайно споживається включеними приладами. Батареї завжди заряджаються на 100%, так що в разі збою живлення у вас є запас енергії. Поки доступна зовнішня мережа, інвертори можуть подавати навантаження, що перевищує їх потужність кілька разів. Однак в разі відмови центрального електроживлення споживачі повинні бути обмежені 5 кВт.
При цьому імпульсні трансформатори, на відміну від звичайних лінійних, мають феритовий сердечник муздрамтеатру, а не сталевий з пластин. І також сучасні блоки живлення працюють за цим принципом складаються з:
- випрямляча напруги;
- генератора імпульсів, що працює на основі ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) або ж тригера Шмітта;
- перетворювача постійного стабілізованого напруги.
Після випрямляча напруги генератор імпульсів за допомогою ШІМ генерує його в змінну з частотою близько 20-80 кГц. Саме це підвищення з 50 Гц до десятків кГц і дозволяє значно зменшити, і габарити, і масу джерела живлення. Верхній діапазон міг бути і більше, проте, тоді пристрій буде створювати високочастотні перешкоди, які буде впливати на роботу радіочастотної апаратури. При виборі ШІМ стабілізації обов'язково потрібно враховувати також і вищі гармоніки струмів.
Якщо енергія, створювана фотогальваніка, більше, ніж споживана енергія, система обмежує енергію від фотогальваніка. Найчастіше ці системи використовуються в офісах і підприємствах, основне споживання яких знаходиться в яскравий день дня. За допомогою цієї сонячної системи енергія, вироблена фотогальваніка, негайно споживається приладами. Якщо енергія, що виробляється фотогальваніка, більше, ніж споживана, то батареї також заряджаються. У дні з низьким сонячним випромінюванням система додає енергію з батарей, розбавляючи їх до певного відсотка.
Навіть при роботі на таких частотах ці імпульсні пристроївиробляють високочастотні перешкоди. А чим більше їх в одному приміщенні або в одному закритому приміщенні тим більше їх в радіочастотах. Для поглинання цих негативних впливів і перешкод встановлюються спеціальні помехоподавляющие фільтри на вході пристрою і на його виході. 
Фотогальванічна система Максимальне споживання фотогальваніка
Однак в разі відмови центрального електроживлення споживачі повинні бути обмежені номінальною потужністю інвертора. Найчастіше ці фотоелектричні системи використовуються в офісах і підприємствах, основне споживання яких доводиться на денне світло і рідко переривається центральним джерелом харчування. У цій системі енергія, споживана фотогальваніка, споживається і накопичується в батареях. Коли настає вечір, енергія батареї використовується для живлення ваших споживачів. Система постійно підключена до зовнішньої мережі, тому при перевантаженні інвертори додають зовнішню енергію.
Це наочний приклад сучасного імпульсного блоку живлення застосовується в персональних комп'ютерах.
A - вхідний випрямляч. Можуть застосовуватися полумостового і мостові схеми. Нижче розташований вхідний фільтр, який має індуктивність;
B - вхідні з досить великою ємністю згладжують конденсатори. Праворуч встановлений радіатор високовольтних транзисторів;
C - імпульсний трансформатор. Праворуч змонтований радіатор низьковольтних діодів;
D - котушка вихідного фільтра, тобто дросель групової стабілізації;
E - конденсатори вихідного фільтра.
Котушка і великий жовтий конденсатор, що знаходяться нижче E, є компонентами додаткового вхідного фільтра, встановленого безпосередньо на роз'ємі харчування, і яка не є фрагментом основний друкованої плати.Коли є зовнішня мережа, інвертори можуть споживати споживачів з потужністю набагато вище, ніж їх номінальна потужність. Через інтенсивного навантаження ці фотоелектричні системи вимагають більшого акумулятора. Передбачена додатковий захист від батареї для забезпечення 100% -ної плати протягом певного часу.
Фотогальванічна система Перемикання між двома джерелами
У цій системі ви не можете вибрати відсоток виряджених батарей. Перемикання відбувається при напрузі. На графіку показана робота над такою системою. Ця система є гібридної між двома вище. З його допомогою ваші споживачі харчуються в основному за рахунок фотоелектричної енергії. Якщо цього недостатньо, додайте енергію від батарей. Якщо ви перевантажуєте інвертор або батареї падають на низький рівень, система автоматично перемикається в зовнішню мережу. Система очікує, що перевантаження буде скинута або батареї будуть відновлені і назад до джерела живлення від інвертора.
Якщо схему радіоаматор винаходить сам то він обов'язково заглядає в довідник по радіодеталей. Саме довідник є основним джерелом інформації в даному випадку.
Обратноходового імпульсний джерело живлення
Це один з різновидів імпульсних джерел живлення, що мають гальванічну розв'язку як первинних, так і вторинних ланцюгів. Відразу був винайдений саме цей вид перетворювачів, який був запатентований ще в далекому 1851 році, а його вдосконалений варіант застосовувався в системах запалювання і в малої розгортці телевізорів і моніторів, для подачі високовольтної енергії на вторинний анод кінескопа. 
Фотогальванічна система Перемикання між двома джерелами - варіант бюджету
У цій фотоелектричної системі ви не можете вибрати відсоток виряджених батарей. Ця фотоелектрична система являє собою гібрид між варіантами 2 і 3 і харчується електронікою, виробленої в Китаї. Споживачі в основному харчуються фотогальваніка. Якщо батареї впадуть до низького рівня, Система автоматично переключиться в зовнішню мережу. Система заряджає батареї і перемикається назад на джерело живлення від інвертора. Якщо ви перевантажуєте інвертор, система відключається. Тому інвертор повинен бути розрахований на ваших споживачів!
Основна частина цього блоку харчування теж трансформатор або може бути дросель. У його роботі є два етапи:
- Накопичення електричної енергії від мережі або від іншого джерела;
- Висновок накопиченої енергії на вторинні кола напівмоста.
Під час розмикання і замикання первинного кола у вторинній з'являється струм. Роль спорогенезу ключа виконував найчастіше транзистор. Дізнатися параметри якого потрібно обов'язково використовувати довідник. управління ж цим транзистором найчастіше польовим виконується за рахунок ШІМ-контролера.
Управління ШІМ-контролером
Перетворення напруги, яке вже пройшло етап випрямлення, в імпульси прямокутної форми виконується з якоюсь періодичністю. Період вмикання та вимикання цього транзистора виконується за допомогою мікросхем. ШІМ-контролери цих ключів є основним активним елементом, що управляє схеми. В даному випадку як прямоходовой, так і обратноходового джерело живлення має трансформатор, після якого відбувається повторне випрямлення.
Для того щоб зі збільшенням навантаження не падало вихідна напруга в ПІП була розроблена зворотний зв'язок яка була заведена безпосередньо в ШІМ-контролери. Таке підключення дає можливість повної стабілізації керованим вихідним напруги шляхом зміни шпаруватості імпульсів. Контролери, що працюють на ШІМ модуляції, дають великий діапазон зміни вихідного напруги.
Мікросхеми для імпульсних джерел живлення можуть бути вітчизняного або зарубіжного виробництва. Наприклад, NCP 1252 - ШІМ-контролери, які мають управління по струму, і призначені для створення обох видів імпульсних перетворювачів. Задають генератори імпульсних сигналів цієї марки показали себе як надійні пристрої. Контролери NCP 1252 мають усі якісними характеристикамидля створення економічно вигідних і надійних блоків живлення. Імпульсні джерела живлення на базі цієї мікросхеми застосовуються в багатьох марках комп'ютерів, телевізорів, підсилювачів, стереосистем і т. Д. Заглянувши в довідник можна знайти всю потрібну і докладну інформацію про всі її робочі параметри.
Перевага імпульсних джерел живлення перед лінійними
У джерелах живлення на імпульсної основі видно цілий ряд переваг, які якісно виділяють їх від лінійних. Ось основні з них:
- Значне зниження габаритів і маси пристроїв;
- Зменшення кількості дорогих кольорових металів, таких як мідь, використовуваних в їх виготовленні;
- Відсутність проблем при виникненні короткого замикання, в більшій мірі це стосується обратноходових пристроїв;
- Відмінна плавне регулювання вихідної напруги, а також його стабілізація шляхом введення зворотного зв'язку в ШІМ-контролери;
- Високі показники ККД.
Однак, як і все в цьому світі, імпульсні блоки мають свої недоліки:
- Випромінювання перешкод, які можуть з'являється при несправних помехоподавляющих ланцюжків, найчастіше це висихання електролітичних конденсаторів;
- Небажана робота їх без навантаження;
- Складніша схема із застосуванням більшої кількості деталей для пошуку аналогів яких необхідний довідник.
Застосування джерел живлення на основі високочастотного модуляції (в імпульсних) в сучасній електроніці як в побуті, так і на виробництві, істотно вплинули на розвиток всієї електронної техніки. Вони давно витіснили з ринку застарілі джерела, побудовані на традиційній лінійній схемі, і в подальшому будуть тільки вдосконалитися. ШІМ-контролери при цьому є серцем цього апарату і розвиток їх функціональності і технічних характеристикпостійно поліпшується.
Відео про роботу імпульсного джерела живлення
клікніть покартінке щоб збільшити зображення
Це імпульсний джерело живлення був зроблений, тому що мені був необхідний потужний регульований джерело живлення для лабораторних цілей. Лінійний джерело живлення не підходить для потужності в 2400W. Тому я вибрав полумостового схему імпульсного перетворювача. Перемикання IGBT транзисторів управляється схемою на UC3845. Схему джерела живлення ви можете побачити вище. Напруга мережі проходить через фільтр ЕМС. Потім випрямляється і фільтрується на конденсаторі С4. У зв'язку з великим пусковим струмом, Застосована схема плавного включення на реле Re1 і резистори R2. Котушка реле і вентилятор живляться від напруги 12В, яке виходить за допомогою резистором R2 з вхідної напруги U2 17V. Допоміжна схема харчування побудована на TNY267. R27 забезпечує захист від зниження напруги допоміжного джерела - не включається, коли менше 230 В постійної напруги. Схема управління на UC3845 має вихідну частоту 50 кГц і 47% робочого циклу. Харчування мікросхеми здійснюється через стабілітрон, який зменшує напругу харчування 17В-5.6В = 11,4V а також зрушує пороги UVLO до 13,5 В і 14,1 В. Перетворювач запускається при 14.1 V і відключається при напрузі нижче 13,5 V, тим самим захищаючи від насичення транзистори IGBT .. Управління MOSFET транзисторами, здійснюється через трансформатор TR2, забезпечуючи гальванічну розв'язку. Зворотній зв'язокпо напрузі підключена з виходу на контакт 2 IO1. Вихідна напруга блоку живлення регулюється за допомогою потенціометра Р1. У гальванічної розв'язки немає необхідності, тому що ланцюг управління підключена до вторинної стороні SMPS і, таким чином відокремлена від мережі. Зворотній зв'язок по току подається через трансформатор струму ТР3 на висновок 3 IO1. Граничний струм струмового захисту регулюється Р2.
Транзистори Т5 і Т6, діоди D5, D5, D6, D6, D7, D7, і діодний міст повинні бути встановлені на радіаторі. Діод D7, конденсатори С15 і захисні ланцюги R22 + D8 + C14 повинен бути розміщені як можна ближче до IGBT. LED 1 вказує наявність напруги мережі, LED 1 показує поточний режим (перевантаження / коротке замикання) Або помилку. Силовий трансформатор Tr1 я використовував від джерела живлення PowerFULL 56V. Коефіцієнт трансформації становить близько 3: 2 до 4: 3, сердечник (EE форми) без повітряного зазору (для розрахунку свого трансформатора можна скористатися програмами Володимира Денисенка). Tr2, має три обмотки по 16 витків кожна. Всі обмотки намотані за один раз, трьома ізольованими проводами. Для TR2 використаний феритовий осерді EI (EE) без повітряного зазору. Я зробив його з трансформатора блоку живлення ПК ATX або AT. Сердечник має поперечний переріз від близько 80 до 120 мм 2. Трансформатор струму TR3 намотаний на кільцевому сердечнику з фериту. Первинна обмотка 1 виток, вторинна 68 витків. Розмір і число витків не є критичним. У разі помилки, необхідна регулювання проводиться за допомогою R15. Допоміжний силовий трансформатор TR 4 намотується на феритових сердечнику EE з повітряним зазором і перетином приблизно від 16 до 25 мм 2. Його можна виготовити з допоміжного силового трансформатора БП ATX. Почала обмоток трансформатора (відзначені точками) повинні бути дотримані. Дросель вихідний фільтра узятий з мікрохвильової печі. Максимальна вхідна потужність цього джерела близько 2600W, ефективність при повному навантаженнібільше 90%. У цьому імпульсному джерелі живлення використані IGBTs типу STGW30NC60W. Вони можуть бути замінені на IRG4PC40W, IRG4PC50W, IRG4PC50U, STGW30NC60WD або аналогічні достатньої потужності. Вихідні діоди: HFA25PB60 / DSEI30-06A або один DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C (верхня половина); DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C або чотири HFA25PB60 / DSEI30-06A (нижня половина). Радіатор діодів повинен розсіювати втрати приблизно 60 Вт. Для IGBT транзисторів, це значення близько 50 Вт. Споживання джерела живлення в режимі очікування складає всього 1 Вт.
Увага!!! більшість ланцюгів блоку живлення підключені до мережі. Конденсатори зберігають небезпечна напруга навіть після відключення. Вихідна напруга може бути небезпечно. Джерело живлення має високу потужність, тому вхід змінного струмуповинен мати відповідний запобіжник, розетки і кабель, в іншому випадку існує ризик виникнення пожежі. Все, що ви робите, ви робите це на свій страх і ризик.
Переклад статті: High power adjustable switching power supply (SMPS) 3-60V 40A