Импульсный блок питания: как он устроен?

Импульсные блоки питания (ИБП) при всей научной серьезности своего названия являются очень хорошо знакомыми нам устройствами. Мы постоянно пользуемся ими, когда ставим на зарядку сотовые телефоны или подключаем к сети компьютеры и ноутбуки. ИБП встроены также и в цоколи энергосберегающих ламп, и в телевизоры, и в источники бесперебойного питания (которые тоже обозначаются сокращением ИБП). Чем хороши импульсные блоки питания и какие у них есть недостатки? Расскажем подробнее в этой статье.

Что во что преобразуется в ИБП?

Начнем с главного различия между трансформаторным и импульсным блоком питания. Если совсем коротко, то трансформаторный блок питания занимается тем, что преобразует переменный электрический ток одного напряжения в ток другого напряжения той же частоты (например - 220 Вольт в 24 Вольт при частоте 50 Герц).

Он же может "следить" за тем, чтобы напряжение на выходе не колебалось вслед за его колебаниями на входе (в таком случае трансформаторный блок питания называется стабилизатором напряжения) - но все равно "главным героем" в трансформаторном блоке питания остается именно трансформатор.

А вот с импульсным блоком питания все иначе: поступающий из сети переменный электрический ток он сперва выпрямляет, а затем преобразует в ток совсем другой частоты и напряжения.

Начнем с того, как происходит выпрямление электрического тока.

Таким образом, при смене полярности тока в сети через нагрузку после выпрямителя ток всегда будет идти в одном направлении. Теперь от этого постоянного тока будет работать импульсный блок, который будет иметь примерно такую схему:

При всей внешней сложности этой схемы мы может ее увидеть наяву, если вскроем зарядное устройство для сотового телефона. Выглядеть она будет в готовом виде так, как показано на картинке.

Это зарядное устройство, которое преобразует переменный ток напряжением 220 Вольт из розетки в постоянный ток зарядки сотового телефона или планшета напряжением 5 Вольт.

Если бы нам нужно было снизить напряжение с 220 до 5 Вольт, то нам бы потребовался внушительных размеров трансформатор, который еще и работал бы с КПД порядка 65–70%. При этом, как видно из схемы, совсем без трансформатора в устройстве все-таки не обошлось. Однако размеры трансформатора в импульсном блоке питания будут несопоставимо меньшими, поскольку чем выше частота тока, тем выше эффективность трансформатора и тем ниже требования к его сердечнику. Поэтому трансформатор в ИБП превращается в совсем небольшое "колечко".

Импульсные блоки питания обладают значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98 %) и гораздо меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску ключевых транзисторов высокой мощности. Поэтому блоки питания в домашних компьютерах, оргтехнике и прочей бытовой электронике сейчас почти все импульсные.

ИБП для ИБП

Широкое распространение импульсных блоков питания в домашней электронике имеет еще одну причину. В бытовых компьютерах они, как правило, являются частью источников бесперебойного питания, которые должны обезопасить оборудование на случай внезапного и полного отключения электричества.

Такое устройство включает в себя несколько элементов, в том числе:

• аккумулятор, дающий напряжение в 24 или 36 Вольт; 
• импульсный блок питания для компьютера, который преобразует переменный ток в постоянный;
• микроустройства, которое контролирует заряд батареи;
• системы для подзарядки аккумулятора.

И если в вашем доме вдруг погас свет, то бесперебойник, связанный с ИБП, даст вам несколько минут времени для того, чтобы сохранить данные и выключить компьютер в штатном режиме.

Кроме того, как уже говорилось, импульсные блоки питания, могут преобразовывать постоянный ток в переменный ток самой разной частоты при сохранении постоянного напряжения. Это обстоятельство позволяет прочей домашней электронике (например - телевизорам) стабильно работать даже при существенных колебаниях напряжения в электросети. 

У всех свои недостатки

Тем не менее, при всех своих достоинствах, импульсные блоки питания все-таки "прячутся" в корпусах бытовой электроники или строго рассчитываются на зарядку одного телефона.

Причина этого в том, что токи высокой частоты, которые генерируют импульсные блоки питания, порождают электромагнитные колебания, которые воспринимаются другим электронным оборудованием, как помехи. При преобразованиях токов небольшой мощности этот эффект не слишком заметен и может быть достаточно легко нейтрализован различными блокировками. Но при большой мощности тока помехи непременно дадут себя знать.

Кроме того, у импульсных блоков питания есть еще одна особенность - они хорошо работают только в достаточно узком диапазоне мощности. При минимальной или увеличенной нагрузке у ИБП возникают проблемы с работой транзисторов.

Поэтому импульсный блок питания будет хорош в телевизоре или компьютере, чья потребляемая мощность всегда примерно одинакова, но не подойдет для стабилизатора напряжения, предназначенного для подключения нескольких нагрузок.

Подобрать импульсный блок питания можно в ТВК «ЭлектроЦентр» и на сайте интернет-магазина stv39.ru.