Импульсные стабилизаторы напряжения

Выполнение функциональных узлов электронной аппаратуры систем телекоммуникаций на полупроводниковых приборах и интегральных микросхемах существенно снизили габариты и массу основных блоков. Питание этой аппаратуры осуществляется от сети переменного тока промышленной частоты. Использование классических методов построения источников электропитания (низкочастотный силовой трансформатор – выпрямитель со сглаживающим фильтром – линейный стабилизатор) сильно сказывается на массогабаритных показателях аппаратуры в целом. Использование линейных стабилизаторов (из-за низкого КПД) приводит к большим потерям мощности на регулирующем элементе, а это требует специальных мер по отводу выделяемого тепла, причем КПД сильно зависит от пределов изменения напряжения питающей сети.

Улучшить массогабаритные и энергетические показатели источников электропитания можно за счет увеличение рабочей частоты элементов источника питания. Габариты и вес силовых трансформаторов на частотах порядках десятков-сотен килогерц значительно меньше, чем у трансформаторов той же мощности работающих на высоких частотах имеют существенно меньше номинальные значения, а значит, и меньшие габариты и вес. Поясним это на примерах:

Для трансформатора площадь сечения сердечника
определяется из выражения
^,

где для катушки индуктивности значение индуктивности

^,

где - реактивное сопротивление катушки, для конденсатора значение емкости:

^,

где - реактивное сопротивление конденсатора.

Из приведенных выражений видно, что с ростом рабочей частоты (она стоит в знаменателе) при одних и тех же значениях реактивных сопротивлений значения индуктивности и емкости уменьшаются обратно пропорционально рабочей частоте, а это приводит к уменьшению габаритов элементов.

Использование импульсного (ключевого) режима работы регулирующих транзисторов позволяет уменьшить потери мощности в стабилизаторе и повысить КПД источника питания до . Высокое значение КПД сохраняется в широком диапазоне изменения напряжения питающей сети. Источники электропитания в которых регулирующие транзисторы работают в импульсном режиме называются импульсными источниками. Схемы импульсных источников питания сложнее, чем традиционных, но высокие показатели удельной мощности ВТ/дм² для стационарной радиоэлектронной аппаратуры (РАЭ) и ВТ/кг для РАЭ подвижных объектов предопределили их широкое применение.