Pulzní zdroje, rozdělení, jejich princip - spínané zdroje
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOC.
33.Pulzní zdroje, rozdělení a jejich princip
SPÍNANÉ ZDROJE
Úvod do problematiky spínaných zdrojů
Popularita spínaných zdrojů v poslední době velmi roste a stávají se převažující skupinou zdrojů na trhu. Umožňují vytvářet kompaktní přístroje s malou hmotností a objemem a s velkou účinností. Praktický návrh spínaných zdrojů je však mnohem komplikovanější, než u zdrojů lineárních a náročnost na výběr součástek jejich návrh dále komplikuje.
Porovnání s lineárními regulátory.
Nejvyšší výhodou spínaných zdrojů je jejich vysoká účinnost a to zejména v případech omezeného výkonu, dodávaného z baterií, dále jejich váha a rozměry. Přes komplikace návrhu procento spínaných zdrojů stále roste a dnes se dá odhadnout, že jejich nasazení je zajímavé u všech zdrojů již okolo výkonu 20 [W]. Výhodou spínaných zdrojů, vyplývající z vysokého pracovního kmitočtu je snadná filtrovatelnost zbytků střídavé složky. Tato vlastnost se však uplatní až při podstatně vyšších kmitočtech, než je kmitočet sítě a proto spínané zdroje s tyristory, pracující právě na kmitočtech 50 [Hz], či o něco málo vyšších jsou dnes nepoužitelným anachronismem.
Nicméně nevýhodou spínaných zdrojů právě z hlediska jejich vysoké pracovní frekvence je vyšší cena jednotlivých součástek, které musí na takto vysokých kmitočtech spolehlivě pracovat (mezní kmitočty tranzistorů a diod, rozptylové kapacity transformátorů a stejnosměrné odpory elektrolytických kondenzátorů). Právě s postupně klesající cenou těchto součástek klesá i výkonová hranice efektivního využití spínaných zdrojů.
Srovnání spínaných stabilizátorů s lineárními je přehledně uvedeno v tabulce 1. Účinnost spínaných zdrojů se běžně pohybuje v rozmezí od 70 [%] do 80 [%] a to i v případě velmi špatných spínaných zdrojů od 60 [%] do 65 [%]. Obdobné lineární stabilizátory podobných parametrů by stěží mohly dosáhnout účinnosti lepší než 50 [%], obvykle se jejich účinnost pohybuje okolo 30 [%].
Podstatné zlepšení účinnosti se dosahuje v okolí pracovních kmitočtů 20 [kHz], avšak dnešní součástky umožňují i konstrukci spínaných zdrojů, které pracují na kmitočtech 100 [kHz] až 1 [MHz] s účinností až 8x lepší, než jejich obdobná lineární zapojení s podobnými vlastnostmi. Další parametry mohou být přinejmenším porovnatelné.
Tabulka 7.1 Porovnání lineárních a spínaných zdrojů
spínané zdroje klasické zdroje Účinnost 75 - 90 % 30 % Velikost 0,2 W/cm2 0,05 W/cm2 Váha 100 W/kg 20 W/kg výstupní zvlnění 50 mV 5 mV šumové napětí 200 mV 50 mV odezva na skok 1 ms 20 μs doba náběhu 20 ms 2 ms Cena cca konstantní roste s výkonemS rostoucím kmitočtem ( a tedy rostoucí kvalitou ) součástek se dále poměr parametrů mění ve prospěch spínaných zdrojů.
Základní zapojení