Zasilacz liniowy Zasilacz transformatorowy (zasilacz liniowy) – jest
Transkrypt
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.