Импульсный блок питания – стоит ли использовать?

Трансформатор имеет одно очень интересное свойство: размер сердечника трансформатора (в идеале) не зависит от мощности трансформатора. Так что в идеальном идеале трансформатор размером 1 кубический сантиметр может передавать мощность 100 киловатт. Почему так не бывает? Дело в том, что сердечник трансформатора не только передает магнитное поле из одной обмотки в другую. Он еще и держит эти  обмотки на себе.

Число витков обмотки трансформатора определяется по  формуле:

Импульсный блок питания – стоит ли использовать?

где:

W – число витков обмотки;

U – напряжение обмотки;

f – частота тока обмотки;

B – магнитная индукция в сердечнике;

Qca – активная площадь сечения сердечника.

Как видите, число витков обмотки зависит от ее напряжения, частоты тока и некоторых свойств сердечника. А диаметр провода обмотки зависит от  силы тока в этой обмотке. Вспомним: Мощность = Напряжение умножить на Ток. Чем больше мощность трансформатора, тем больше либо число витков обмоток, либо диаметр провода, либо и то и другое вместе.

А ведь эти обмотки должны поместиться на сердечнике! Отсюда и выбирается размер такой сердечника, чтобы все обмотки на  нем поместились. Размер трансформатора зависит исключительно от суммарного размера его обмоток.

В импульсном трансформаторе частоту тока увеличивают примерно в 500…1000 раз. Во столько же снижается число витков (на самом деле число витков снижается не так радикально из-за уменьшения максимальной индукции В высокочастотного ферритового сердечника). Поэтому в импульсном блоке питания трансформатор получается маленьким, легким и дешевым. В результате при одинаковой мощности объем импульсного трансформатора получается в 5 раз меньше, чем «обычного», а вес и стоимость – в 10 раз меньше. Вот и все.

И это ЕДИНСТВЕННОЕ достоинство импульсных блоков питания! В остальном они проигрывают «обыкновенным» линейным.

На самом деле у импульсных БП есть еще одно достоинство: если блок питания стабилизированный, то его КПД намного выше, чем у стабилизированного линейного блока  питания.

А всё остальное – недостатки:

  • Повышенные помехи, излучаемые в сеть.
  • Повышенные помехи, поступающие в нагрузку.
  • Повышенные помехи, излучаемые в окружающее пространство.
  • Худшие переходные процессы.
  • Худшая работа при малых токах на нагрузку, потребляющую ток сильно изменяющейся величины.
  • Худшая работа на нагрузку, потребляющую ток короткими мощными импульсами (все усилители мощности в классе АВ и В).

Последние два недостатка можно сильно уменьшить в блоке питания сложной конструкции.

Так что вопрос применения импульсных блоков питания по большей части экономический. Хотите сэкономить – применяйте. Правда придется потрудиться с разработкой блока питания. Не все импульсные БП, даже заявленные для работы в широком диапазоне токов нагрузки, будут реально хорошо  работать. С другой стороны хорошо – понятие относительное, кого-то устроит, кого-то нет. Те импульсные блоки питания, которые применяются, например, в автомобильных усилителях, работают хуже правильно спроектированных линейных БП. Но многих устраивает. По крайней мере, автовладельцев, имеющих такие усилители, устраивает всех поголовно.

Я импульсные блоки питания не  использую.

Мой друг – разработчик импульсных блоков питания для спецоборудования, в высококачественной аудиотехнике использует только линейные БП.