Zasilacz liniowy Zasilacz transformatorowy (zasilacz liniowy) – jest

Zasilacz liniowy
Zasilacz transformatorowy (zasilacz liniowy) – jest to zasilacz, w którym dopasowanie napięcia
wejściowego do napięcia wymaganego przez zasilane urządzenie odbywa się przy użyciu transformatora.
Zasilacze transformatorowe pobierają energię ze źródła napięcia przemiennego (najczęściej z sieci
elektroenergetycznej) i służą zwykle do zmniejszenia napięcia.
W konstrukcji zasilacza transformatorowego można wyróżnić trzy zasadnicze elementy:
1. Transformator
2. układ prostująco-filtrujący
3. stabilizator napięcia (w prostszych zasilaczach może być pominięty)
Transformator służy do zmiany wartości napięcia wejściowego do wartości zbliżonej do wymaganej przez
zasilane urządzenie. W zależności od przekładni transformatora (czyli stosunku ilości zwojów w uzwojeniu
wtórnym do ilości zwojów w uzwojeniu pierwotnym ), może on zmniejszać lub zwiększać wartość napięcia.
Prostownik i układ filtrujący
Napięcie przemienne z transformatora jest przetwarzane na napięcie stałe przy pomocy układu prostownika.
Napięcie wyjściowe takiego prostownika ma przebieg tętniący.
Równoległe dołączenie kondensatora filtrującego o odpowiedniej pojemności pozwala na znaczne
zmniejszenie amplitudy tętnień. Im większa jest pojemność użytego kondensatora, tym napięcie wyjściowe
ma przebieg bardziej zbliżony do przebiegu stałego.
W zależności od konstrukcji wyróżnia się dwa typy prostowników:
1. Prostownik jednopołówkowy - składa się z pojedynczej diody prostowniczej. Energia dostarczana
przez źródło wykorzystywana jest tylko przez pół okresu, więc nawet przy niedużych obciążeniach
kondensator filtrujący jest mocno rozładowywany i na wyjściu pojawiają się duże tętnienia. Układ
prostownika jednopołówkowego jest stosowany tylko przy małych obciążeniach i w wypadku, gdy
nie mają znaczenia duże tętnienia napięcia wyjściowego.
2. Prostownik dwupołówkowy mostkowy - wykorzystuje mostek Graetza. Dzięki temu, że energia
źródła jest pobierana przez cały okres, napięcie wyjściowe charakteryzuje się w przybliżeniu
dwukrotnie mniejszymi tętnieniami niż w układzie z prostownikiem jednopołówkowym. Ze względu
na to, że prąd płynie zawsze przez dwie diody połączone szeregowo, napięcie na kondensatorze
filtrującym jest pomniejszone o podwójny spadek napięcia przewodzenia diody, co jest mniej
korzystne niż w przypadku prostownika jednopołówkowego. Jest to najczęściej stosowany typ
prostownika.
Stabilizator
Jeżeli pożądane jest zmniejszenie tętnień w napięciu wyjściowym, to w zasilaczu stosuje się odpowiednie
układy stabilizatorów. Ich zadaniem jest utrzymywanie na wyjściu stałego napięcia niezależnie od
obciążenia układu i wahań napięcia zasilającego. Stabilizator typowego zasilacza transformatorowego
wymaga, by napięcie na wejściu stabilizatora było odpowiednio wyższe od napięcia wyjściowego. Ta
minimalna (lub wyższa) różnica napięć wynika z konstrukcji stabilizatora i musi być zagwarantowana przez
cały czas pracy układu, z uwzględnieniem cyklicznych zmian napięcia wejściowego spowodowanych przez
tętnienia. Jednocześnie, przez stabilizator płynie prawie cały prąd wyjściowy zasilacza. Iloczyn tego prądu i
spadku napięcia na stabilizatorze jest mocą strat, powodującą wytwarzanie ciepła. By zabezpieczyć
stabilizator przed przegrzaniem stosuje się radiatory.
Podstawową zaletą zasilaczy transformatorowych jest prosta konstrukcja, składająca się tylko z kilku
elementów. Do wad można zaliczyć:
 Duże rozmiary transformatora, wynikające z faktu, że zasilacze te pracują z napięciem o
częstotliwości 50 Hz. Ma to wpływ na masę zasilacza - dla przykładu przy napięciu wyjściowym 16
V, na każdy amper prądu wyjściowego przypada około 0,5 kg masy.
 Straty mocy w stabilizatorze. Stabilizator rozprasza pewną ilość mocy w postaci ciepła. Przy dużych
prądach lub dużej różnicy napięć między wejściem a wyjściem stabilizatora (spotykanej zwłaszcza w
zasilaczach regulowanych) wymagane są duże radiatory.
 Niska sprawność konwersji mocy - na poziomie 50%.
Ze względu na większą wydajność zasilaczy impulsowych oraz coraz bardziej ekologiczne wykorzystanie
materiałów przez producentów, zasilacze transformatorowe są wycofywane z użycia i prawie nie
montowane w nowych urządzeniach. Aktualnie żaden producent nie stosuje zasilaczy transformatorowych
do zasilania komputerów lub ładowarek telefonów komórkowych. Zasilacze impulsowe są mniejsze
gabarytowo i mają znacznie lepszą sprawność. Dawniej konstrukcje zasilaczy impulsowych uchodziły za
skomplikowane i było to jedną z przyczyn dużego rozpowszechnienia zasilaczy transformatorowych,
szczególnie w zastosowaniach amatorskich. Obecnie dostępne są wyspecjalizowane układy scalone
przeznaczone do wykorzystania w zasilaczach impulsowych, ułatwiające ich projektowania i ograniczające
liczbę wymaganych elementów zewnętrznych do niezbędnego minimum. Niemniej, zasilacze
transformatorowe są nadal chętnie wykorzystywane w prostych projektach amatorskich, ze względu na
prostotę budowy i odporność na błędy konstrukcyjne. Ponadto, w porównaniu z zasilaczami impulsowymi,
zasilacze transformatorowe są w mniejszym stopniu źródłem zakłóceń elektromagnetycznych, zwłaszcza w
obszarze wysokich częstotliwości. Ma to znaczenie w przypadku specjalistycznych zastosowań
laboratoryjnych.