Porovnání lineárních a spínaných laboratorních zdrojů
Haló
С вами интернет-магазин Electronoff! Если поискать в интернете стабилизаторы напряжения, или лабораторные блоки питания, что практически одно и то же, то можно найти два варианта — линейные и импульсные. Сегодня мы разберем, чем же они различаются, функционально и в рабочем плане, расскажем принципы их работы.
Nebudeme zabíhat do přílišných podrobností, ale pokusíme se vám sdělit základní informace.
Začněme lineárními stabilizátory.
Jejich nápadným příkladem jsou oblíbené mikroobvody řady L78xx. Zhruba řečeno, takové stabilizátory fungují jako běžný odpor – absorbují veškerou „extra“ energii, která nejde do zátěže. Vezměme si například LED diodu. Potřebuje 3 volty, ale na vstupu máme 12 voltů. Lineární stabilizátor sníží napětí na 3 volty a řekněme „sežere“ zbývajících 9 voltů – změní je na samotné vytápění.
У них эффективность тем больше, чем меньше разница напряжений. Например, если светодиоду нужно 3 вольта, а на входе у нас 5 — стабилизатор скушает 2 вольта и нагреется совсем чуть-чуть. А если мы подадим 30 вольт — ему придется сожрать целых 27 вольт, и нагрев от этого будет значительно больше.
Můžete dokonce počítat.
- Předpokládejme, že proud procházející LED je roven 100 мАNebo 0.1 A.
- Z výpočtu ztrátového výkonu, P=U*I, při vstupním napětí 5 voltový stabilizátor se rozptýlí 2*0.1 = 0.2 Wa na vstupu 30 voltů již 27*0.1=2.7 W, tedy v 13.5 krát více.
- Za předpokladu, že LED sama spotřebovává 0.3 W, účinnost se v druhém případě ukazuje jako zcela nulová.
Ale nemyslete si, že tyto stabilizátory jsou úplně špatné. Mají jich několik významné výhody.
| Первое — дешевизна и надежность | Normálně fungující stabilizátor můžete vyrobit doslova ze tří dílů, z nichž dva budou volitelné |
| Второе — отсутствие пульсаций и помех на выходе | Při správné konfiguraci vytváří výstup ploché napěťové vedení při jakémkoli zatížení. A to je velmi důležité pro obvody na elektronických součástkách, které jsou citlivé na různá rušení a vlnění. |
Průmyslové napájecí zdroje navíc minimalizují rozdíly napětí pomocí transformátorů s více vinutími. Takto vždy pracují v optimálním režimu.
Ale pulzní laboratorní zdroj trochu složitější. Neseží přebytečné napětí, oni přeměnit. Образно говоря, это регулируемый трансформаторчик, который подчиняется “трансформаторным” законам сохранения энергии — если на входе было большое напряжение и маленький ток, то на выходе можем получить, скажем, маленькое напряжение и большой ток (больше, чем входной).
В теории такой стабилизатор может иметь КПД, близкое к 100% (но потреи всегда есть — в магнитопроводе, прит нагреве радиодеталей), и производители стремятся быть как можно ближе к этому значению.
Pomocí pulzní metody můžete vyrobit malé, ale velmi výkonné napájecí zdroje.
Zní to dobře, ale v praxi to tak růžové není.
Spínací stabilizátory jsou z hlediska návrhu obvodu a výroby mnohem složitější. Musí obsahovat specializovaný mikroobvod, který je připojen k transformátoru nebo cívce. Vyžadují další kabeláž a celá věc používá k převodu vysokou proměnnou frekvenci (protože ke konverzi může dojít pouze se střídavým proudem (nebo pulzním, odtud název)).
V důsledku toho mohou nastat následující problémy:
- Пульсации на выходе. Так как напряжение преобразуется импульсами, эти импульсы могут сохраняться и на выходе стабилизатора, просачиваясь в нагрузку. Особенно неприятно это чувствовать на усилителях звука и других чувствительных схемах — датчиках, сенсорах, таймерах и так далее.
Zvlnění vytváří rušení nejen na konverzní frekvenci, ale také na harmonických této frekvence. Pokud navíc základní frekvence nebo její harmonické spadají do zvukového rozsahu, bude zdroj vydávat nepříjemný skřípavý zvuk, který potrápí náš už tak křehký nervový systém. - Navíc spousta elektroniky dělá celý obvod křehčím a vrtošivým.
U kvalitních průmyslových spínaných zdrojů je samozřejmě zvlnění minimalizováno a jsou zajištěny všechny druhy ochran a nastavení, aby se nic nerozbilo. Ale vyrobit si takový blok sami bez určité znalosti je problematické.
Shrnutí:
✓ Lineární stabilizátor „sežere“ všechnu přebytečnou energii, je jednodušší, levnější a spolehlivější, ale mnohem méně účinný. Čím větší je rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím, tím nižší je účinnost.
✓ Импульсный стабилизатор (преобразует начальное напряжение в требуемое, сохраняя всю (ну, в идеале, всю) энергию, то есть значительно более эффективный — ему практически безразлична разница между входным и выходным напряжением. Но при этом он значительно более сложный в разработке, наладке и производстве, а из-за этого и более дорогой.
