Pulzní zdroje, rozdělení, jejich princip - spínané zdroje

Spínaný zdroj se skládá z několika základních částí, znázorněných na obr.7.l. Ne vždy obsahuje všechny (výstupní filtr) a často obsahuje i některé navíc (vstupní usměrňovač). Podmínkou činnosti spínaného zdroje je stejnosměrné vstupní napětí, pokud možno co nejvíce zbavené střídavé složky, která vzhledem ke svému nízkému kmitočtu (50 [Hz]) snadno prochází celým filtrem až na jeho výstup.

Jsou tedy dvě základní možnosti, buď je vstupní napětí stejnosměrné a s obvykle velmi malým vnitřním odporem a pak náročnost na vstupní filtr není vysoká, nebo v druhém případě je vstupní napětí střídavé a po jeho usměrnění vstupním usměrňovačem je potřeba důkladně vyhladit jeho zbytkové zvlnění vstupním filtrem.

Oba tyto prvky, jak usměrňovač, tak vstupní filtr musí být dostatečně účinné na síťovém kmitočtu 50 [Hz], což vede na užití prakticky libovolných usměrňovacích diod (vhodných parametrů), ale na značné nároky na filtrační člen (RC,LC), který i na takto nízkém kmitočtu musí být dostatečně účinný.

Abychom mohli vstupní napětí transformovat, je nutné jej převést na střídavý tvar, což se ve spínaném zdroji provádí pomocí vysokofrekvenčních spínacích tranzistorů, které při kmitočtech 20 [kHz] až 1 [MHz] vytvoří střídavý obdélníkový průběh.

Vlastní transformace velikosti napětí probíhá bud na indukčnosti, nebo na transformátoru. Výstupní střídavé napětí je nutno usměrnit a opětně vyfiltrovat obsah jeho střídavé složky. Přitom naopak vzhledem ke vstupním obvodům jsou vysoké požadavky kladeny na diody, které musí vykazovat usměrňovací efekt na pracovním kmitočtu (malá kapacita přechodu, malá spínací a zejména vypínací doba). Na výstupní filtr již zdaleka nejsou kladeny takové požadavky protože pracuje na vysokém kmitočtu a jeho filtrační účinky na tomto kmitočtu jsou vynikající.

Všechny spínané zdroje jsou řízeny zpětnou vazbou, která snímá velikost výstupního (výstupních) napětí, případně výstupního (nebo i vstupního) proudu a pomocí řídící logiky řídí spínání spínacích tranzistorů.

Spínané zdroje dělíme do dvou velkých skupin:

a) spínané zdroje pracující s frekvencí sítě

b) spínané zdroje, pracující s vysokou frekvencí (10 kHz - 1 MHz)

a) Spínané zdroje pracující s frekvencí sítě

Jsou založeny na moderních polovodičových prvcích (tyristory a triaky) a prakticky nejsou výkonově omezeny. Rozeznáváme spínané zdroje

a) bez transformátoru

b) s regulací v primárním

c) s regulací sekundárním obvodu transformátoru.

b) Spínané zdroje pracující s vysokou frekvencí.

Blokové schéma pulsního zdroje, pracujícího s vyšší frekvencí (10 kHz - 1 MHz) je na obr.

Stabilizátor pracuje takto : Astabilní klopný obvod generuje obdélníkový signál s konstantním kmitočtem (10 kHz - 1 MHz) a střídou 1:1. Tento signál spouští modulátor délky impulsu, který zapíná a vypíná spínač Q. Délku impulsu na výstupu modulátoru délky impulsu určuje zesilovač odchylky OZ. Filtr LC vyhlazuje napětí na výstupu spínače Q a dává potřebné stabilizované napětí. Toto napětí se v zesilovači odchylky OZ porovnává s referenčním napětím a výsledkem je napětí odchylky. Pro větší účinnost je mezi spínač Q a filtr zapojena zpětná dioda D. V okamžiku, kdy je tranzistorový spínač Q vypnut, napětí na tlumivce prodlužuje nabíjení kondenzátoru C přes zpětnou diodu D. Účinnost spínacího stabilizátoru napětí s konstantním kmitočtem je podle rychlosti spínacích součástek 65% - 80%.