Téma č. 22 - Spínané zdroje

Spínané zdroje

Dnes nejpoužívanější forma síťové transformace napětí díky jejich malé velikosti i přes to jaké výkony dodávají. Nejdříve se začali používat v TV a PC dnes je najdeme všude od nabíječky na mobil nebo výkonový zdroj až po vysoce výkonné a kvalitní nf zesilovače.

Napětí přicházející z rozvodné sítě 230 V / 50 Hz se nejdříve usměrní pomocí diodového můstku a vyhladí na vstupním kondenzátoru. Pak se rozstřídá napětí pomocí spínacích tranzistorů na frekvenci 100 až 200 kHz . Malým transformátorem s feritovým jádrem jej transformujeme, rychlými Schottkyho diodami jej usměrníme a kvalitním kondenzátorem nebo LC filtrem vyhladíme.

Blokové schéma

Usměrňovač s filtrací – obyčejné diody, protože frekvence je 50Hz. Jsou ale vysoké nároky na filtrační kondenzátor (elektrolyt)

Spínací prvek vysoké požadavky na Uz > 1 kV;

f= 10 až 100 kHz (bi/unipolární), nejnamáhavější prvek

poskytuje signál vhodný pro transformaci

Transformátor s feritovým jádrem

poskytuje galvanické oddělení od sítě

transformuje na vysoké frekvenci (výhoda malé ztráty), použití pro zmenšení napětí

Usměrnění a filtrování napětí

vysoké nároky na diody, pro vysoké frekvence

rychlé Schotkyho diody pro usměrnění frekvence, ale kondenzátory mohou být obyčejné o malé kapacitě

Vstupní síťové napětí 230 V / 50 Hz je usměrněno a jednoduše filtrováno - širokopásmový filtr na vstupu zabraňuje pronikání rušivých signálů ze zdroje do sítě. Elektronický spínač je řízen ve smyčce zpětné vazby tak, aby výstupní napětí bylo konstantní. Za spínačem je obdélníkové napětí o frekvenci desítky kHz a amplitudě podle vztahu , toto napětí je transformováno impulsním transformátorem s feritovým jádrem na potřebnou velikost, transformované napětí se usměrňuje Schottkyho diodami a dále je filtrováno výstupním filtrem. Zdroj zpětné vazby je stejný jako u lineárních zdrojů, navíc je zde obvod buzený spínačem, který mění stejnosměrné napětí na obdélníkové napětí. Pokud bychom nepoužili v zapojení vstupní část vzniklo by zapojení stejnosměrného měniče.

Druhy:

Rozdělení spínaných zdrojů

a) Podle velikosti spínacího kmitočtu

zdroje s kmitočtem sítě,

zdroje s kmitočtem vyšším, něž síťovým (měniče).

b) Podle toho, zda je použita cívka (transformace energie)

zdroje s indukčností (cívka s feritovým jádrem nebo transformátor),

zdroje bez indukčnosti (obsahují násobiče napětí).

c) Podle srovnání výstupního napětí se vstupním

obvody pro snížení napětí (konvertory typu Step-Down),

obvody pro zvýšení napětí (konvertory Step-Up),

invertory (Inverters).

d) Podle způsobu přenosu energie ze vstupu na výstup

zdroje s propustným zapojením (označované jako FORWARD),

zdroje s akumulujícím zapojením (FLYBACK).

zdroje s dvoučinným zapojením (PUSH-PULL),