Problem - Zasilacz impulsowy

Chcesz zasilić swój projekt napięciem przemiennym 110 V lub 220 V, ale nie chcesz używać wielkiego transformatora.

Rozwiązanie

Projektowanie zasilacza impulsowego działającego z wysokimi napięciami to trudne i potencjalnie niebezpieczne zadanie. Nawet jeżeli pominiemy zagrożenie porażenia prądem elektrycznym, to źle zaprojektowany zasilacz impulsowy może się łatwo przegrzać i stwarzać zagrożenie pożarowe. Z tego powodu zdecydowanie zalecam użycie gotowego zasilacza impulsowego i zastosowanie
w projekcie gniazda dopasowanego do wtyczki zasilacza. Zasilacze impulsowe są łatwo dostępne, dlatego zakup jednego z pewnością będzie tańszy niż przygotowanie własnego.

Opis - Zasilacz impulsowy

Mimo wszystko bardzo ciekawa jest sama zasada działania tych zasilaczy. Na rysunku 7.15 możesz zobaczyć, w jaki sposób zasilacz impulsowy uzyskuje taką samą wydajność jak zasilacz transformatorowy przy zaledwie 1/10 jego wagi.

Rysunek 7.15. Zasilacz impulsowy

Wysokie napięcie przemienne na wejściu jest prostowane i wygładzane, po czym staje się wysokim napięciem stałym. Działa to podobnie jak w przepisie 7.2, ale bez początkowego transformatora. Napięcie stałe jest następnie przełączane za pomocą klucza o wysokiej częstotliwości (zazwyczaj około 60 kHz), emitując serię krótkich impulsów przekazywanych do transformatora. Ten z kolei
zmniejsza napięcie, tworząc na wyjściu napięcie przemienne o wysokiej częstotliwości. Powstałe napięcie przemienne jest ponownie prostowane i filtrowane, po czym przechodzi w niskie napięcie stałe. Dzięki temu, że transformator działa na bardzo wysokich częstotliwościach, może on być znacznie mniejszy i lżejszy od typowego transformatora działającego z częstotliwością 50 Hz.

Regulacja napięcia jest realizowana przez sygnał zwrotny z napięcia wyjściowego, które powoduje zmianę szerokości impulsów zasilających transformator, co z kolei powoduje zmianę wartości napięcia wyjściowego.

W celu odizolowania wyjściowego napięcia stałego od wysokiego napięcia przemiennego sygnał zwrotny jest przekazywany do kontrolera za pośrednictwem optoizolatora.  To wszystko może wydawać się niepotrzebnym komplikowaniem prostych spraw, ale dzięki zmniejszeniu rozmiarów i wagi zasilacza (w stosunku do wersji z tradycyjnym transformatorem) jest on wart swojej i tak niskiej ceny. 

Co prawda dostępne są układy scalone realizujące większość zadań zasilacza impulsowego, ale mimo wszystko potrzebują one do pracy kilku zewnętrznych elementów, takich jak optoizolator albo transformator wysokiej częstotliwości. Kolejną przewagą zasilaczy impulsowych nad transformatorowymi jest fakt, że mogą one pracować z napięciami zasilającymi z zakresu od 80 do 240 V. Jeżeli napięcie wejściowe będzie wyższe, to do generowania stałego napięcia wyjściowego zostaną po prostu użyte krótsze impulsy.

Elektronika z wykorzystaniem Arduino i Rapsberry Pi. Receptury, Autor: Simon Monk, Wydawnictwo: Helion