Однотактные источники питания

Схемотехника силовой части однотактных преобразователей очень похожа, поэтому соберем одну схему и на ее основе рассмотрим принципы действия прямоходовых и обратноходовых источников питания. Для реализации опытов потребуется источник питания, генератор прямоугольных импульсов, полупроводниковый транзистор, в нашем случае это будет биполярный транзистор N-P-N проводимости, трансформатор, ну и выпрямительный диод с нагрузочным резистором. Кроме этого установим еще один резистор в цепи эмиттера транзистора и по падению напряжения на нем будем делать вывод о протекающем через него токе. Поскольку данный резистор в цепи эмиттера, то ток протекающий через него будет равен току протекающему через переход база-эмиттер + ток протекающий через переход коллектор-эмиттер. В качестве измерительного прибора у нас будет выступать четырех лучевой осциллограф (видео 2, принципиальная схема на рисунке 1).

Рисунок 1

Однотактные прямоходовые импульсные источники питания основаны на преобразовании магнитного поля сердечника трансформатора в момент открытия силового ключа, в качестве которого может использоваться как полевой транзистор, так и биполярный. Однако на видео опущен один, совсем не маловажный момент - магнитное поле в сердечнике вроде как уменьшается после закрытия транзистора, да только запасенная в нем энергия расходуется не до конца. Большую часть энергии конечно же поглотила вторичная обмотка и отдала ее в нагрузочный резистор, но остаточное магнитное поле может привести к тому, что при следующем открытии силового ключа сердечник войдет в насыщение, поскольку новое магнитное поле будет "прибавляться" к остаточному. Насыщение сердечника приведет к тому, что первичная обмотка станет активным сопротивлением, причем ОЧЕНЬ маленьким и силовой транзистор попросту выйдет из строя.

Для решения этой проблемы у прямоходовых преобразователей существует дополнительная, выравнивающая обмотка и диод, позволяющие полностью размагнитить сердечник и подготовить его к следующему такту преобразования (рисунок 2, обведено красным).

Рисунок 2

В обратноходовых преобразователях проблем с размагничивание нет, поскольку энергия запасенная в сердечнике при открытом силовом элементе расходуется в нагрузке, как только силовой элемент закрывается. Принципиальная схема испытательного модуля приведена на рисунке 3, а принцип работы поясняет видео 4.

Рисунок 3

Практическая реализация схемы обратноходового преобразователя приведена на рисунке 4.

Рисунок 4

Схемы однотактных преобразователей довольно просты, но имеют некоторые недостатки. Главным из них является не очень устойчивая работа на динамическую нагрузку, т.е. на нагрузку склонную к изменению от максимальной до нуля. Именно поэтому однотактные преобразователи завоевали популярность в телевизионной технике, где потребления строчной и кадровой разверток является постоянной, а изменение яркости изображения и громкости звука значительно меньше и в данном случае не принципиальны.

В тех случаях, где потребление нагрузки изменяется довольно сильно предпочтение следует отдать двухтактным схемам, обеспечивающим принудительное перемагничивание сердечника не зависимо от мощности нагрузки.