Impulsstoiteallikas: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu

Reasisene

Redaktsioon: 16. detsember 2012, kell 19:43

Impulsstoiteallikas (inglise keeles SMPS switched-mode power supply) on elektroonikalülitus, mis muundab sisendpinge (harilikult eletrivõrgu vahelduvpinge) elektritarvitile sobivaks pingeks.

Impulsstoiteallikas hoiab väljundparameetrid püsivana sisendpingete laias vahemikus, kusjuures palju energiasäästlikumalt kui see on võimalik lineaarse pingestabilisaatoriga. Impulsstoiteallikad võeti kasutusele 1970. aastate lõpul^[1] ja need on üha levinumateks tehnilisteks lahendusteks toiteplokkides.

Alalispinge impulsstoitelülituse struktuuriskeem:
1 ‒ võrgufilter; 2 ‒ alaldusdiood või sildalaldi; 3 ‒ silukondensaator; 4 ‒ võimsustransistor (nt MOSFET); 5 ‒ trafo; 6 ‒ integraallülitus; 7 ‒ optron

Talitluspõhimõte

Erinevalt võrgusagedusliku trafoga toitelülitusest, kus võrgu vahelduvpinge transformeeritakse vajaliku tasemeni ja siis alaldatakse, impulsstoitelülituses võrgupinge (Euroopas 230 V, 50 Hz) esmalt alaldatakse ja silutakse pinge pulsatsiooni suure mahtuvusega kondensaatori abil. Tulemusena saadakse võrgupingest mõnevõrra kõrgem alalispinge.

Alalispinge vaheldatakse (hakitakse) väljatransistoridel põhineva vaheldi abil impulssideks, mille sagedus on võrgusagedusest palju kõrgem (vähemalt 50 000 impulssi sekundis ehk 50 kHz). Impulsspinge transformeeritakse (madaldatakse) kõrgsagedusliku impulsstrafoga vajaliku väärtuseni, seejärel alaldatakse ja silutakse pulsatsiooni vähendamiseks. Ühtlasi toimub tagasisideahela vahendusel väljundpinge stabiliseerimine, s.t selle pinge hoidmine nimiväärtuse tasemel sõltumata koormusvoolu ja sisendpinge muutumisest suurtes piirides.

Impulsstoitelülituse trafos toimub magnetvälja ülesehitamine suure sagedusega, mistõttu ühe tsükliga on vaja üle kanda palju vähem energiat kui võrgusagedusel. Vastavalt võib siis trafo olla väiksema südamikuga ja selleks saab kasutada väikese ümbermagneetimis- ja pöörisvoolukaoga magnetmaterjali, enamasti ferriiti. Oluline on ka kokkuhoid mähiste vase arvel. Kuna silukondensaatori tarvilik mahtuvus on pöördvõrdeline sagedusega, võib selle mahtuvus olla seega mitu suurusjärku väiksem, võrreldes pulsatsiooni silumisega võrgupingel.

Nii tavalises kui ka impulsstoitelülituses on trafo ülesandeks peale pingetaseme muutmise ka tagada elektriohutus. Nimelt eraldab trafo toitelülituse sekundaarpoole (tarviti) galvaaniliselt elektrivõrgust, s.t katkestab nende vooluahelate vahel alalisvooluühenduse.

Impulssmuunduse põhimõttel on võimalik peale vahelduvpinge alalispingeks muundamise teostada ka alalispinge vahelduvpingeks muundamist. Näiteks on impulsstoiteallikaga võimalik akupingest saada 230 V vahelduvpinget või teise pingega stabiliseeritud alalispinget.

Eelised ja puudused tavalise võrgutoitelülitusega võrreldes

Eelised:

kompaktsus: väikesed mõõtmed ja mass, sest puudub massiivne raudsüdamik ja võrgutrafo vaskmähise keerdude arv võib olla palju väiksem;
avar sisendpingete vahemik, näiteks 100 ‒ 240 V, millesse mahuvad erinevad võrgupingesüsteemid;
kõrge kasutegur ‒ vähemalt 90 %, väga väike voolutarve ooteolekus (koormuseta).

Puudused:

alalispinge kõrgesagedusliku hakkimisega kaasnevad elektromagnethäired, mille pääsu tarvitisse ja elektrivõrku tuleb tõkestada sagedusfiltritega ja varjestamisega;
keerukam elektroonikalülitus, suure komponentide arvu tõttu suurem rikkevõimalus;
võimalik väljundpinge ebastabiilsus koormuse äkkmuutumisel, samuti väga väikesel koormusel;
lülituse sisendosas olev suure mahtuvusega kondensaator koormab elektrivõrku reaktiivvooluga; sellest tingituna rakendatakse võimsates toiteplokkides võimsusteguri (cos φ) korrektsiooni.

Kasutusalad

Arvutite ja laboriseadmete võrgutoiteplokid, printerite, kuvarite, telerite jm elektroonikaseadmete võrgutoiteosad.
Toiteadapterid (väikese võimsusega elektritarvitite jaoks) ja laadimisseadmed (näiteks mobiiltelefonide aku laadimiseks).
Elektrikaarkeevitusseadmed.
Päikesepatareiseadmed.
Elektrimootori pöörlemiskiiruse sagedusregureerimise lülitused.
Lumonofoor-säästulampide liitelülitused

Viited

↑ google.com/patent - Switched mode power supply patent 4097773

Vaata ka

[1] .com/patent - Switched mode power supply patent 4097773

[1]

@@ 7. rida: / 7. rida: @@
 ==Talitluspõhimõte==
-Erinevalt tavalisest võrgutoitelülitusest, kus võrgu vahelduvpinge transformeeritakse vajaliku tasemeni ja siis alaldatakse,  impulsstoitelülituses võrgupinge (Euroopas 230 V, 50 Hz) kohe alaldatakse ja silutakse pinge pulsatsiooni suure mahtuvusega kondensaatori abil. Tulemusena saadakse võrgupingest mõnevõrra kõrgem alalispinge, mis inverteeritakse ‒ hakitakse [[väljatransistor]]idel põhineva generaatori abil impulssideks, mille sagedus on võrgusagedusest palju kõrgem (vähemalt 50 000 impulssi sekundis ehk 50 kHz). See impulsspinge transformeeritakse (madaldatakse) vajaliku väärtuseni, seejärel alaldatakse ja silutakse pulsatsiooni vähendamiseks. Ühtlasi toimub tagasisideahela vahendusel väljundpinge stabiliseerimine, s.t selle pinge hoidmine nimiväärtuse tasemel sõltumata koormusvoolu ja sisendpinge muutumisest suurtes piirides.
+Erinevalt võrgusagedusliku trafoga toitelülitusest, kus võrgu vahelduvpinge transformeeritakse vajaliku tasemeni ja siis alaldatakse, impulsstoitelülituses võrgupinge (Euroopas 230 V, 50 Hz) esmalt alaldatakse ja silutakse pinge pulsatsiooni suure mahtuvusega kondensaatori abil. Tulemusena saadakse võrgupingest mõnevõrra kõrgem alalispinge.
+Alalispinge vaheldatakse (hakitakse) [[väljatransistor]]idel põhineva vaheldi abil impulssideks, mille sagedus on võrgusagedusest palju kõrgem (vähemalt 50 000 impulssi sekundis ehk 50 kHz). Impulsspinge transformeeritakse (madaldatakse) kõrgsagedusliku impulsstrafoga vajaliku väärtuseni, seejärel alaldatakse ja silutakse pulsatsiooni vähendamiseks. Ühtlasi toimub tagasisideahela vahendusel väljundpinge stabiliseerimine, s.t selle pinge hoidmine nimiväärtuse tasemel sõltumata koormusvoolu ja sisendpinge muutumisest suurtes piirides.
-Impulsstoitelülituse trafos toimub magnetvälja ülesehitamine suure sagedusega, mistõttu ühe tsükliga on vaja üle kanda palju vähem energiat kui võrgusagedusel. Vastavalt võib siis trafo olla väiksema südamikuga ja selleks saab kasutada väikese ümbermagneetimis- ja pöörisvoolukaoga magnetmaterjali, enamasti ferriiti. Oluline on ka kokkuhoid mähiste vase arvel. Kuna silukondensaatori tarvilik mahtuvus on pöördvõrdeline sagedusega, võib selle mahtuvus olla seega mitu suurusjärku väiksem, võrreldes pulsatsiooni silumisega võrgupingel.
+Impulsstoitelülituse trafos toimub magnetvälja ülesehitamine suure sagedusega, mistõttu ühe tsükliga on vaja üle kanda palju vähem energiat kui võrgusagedusel. Vastavalt võib siis trafo olla väiksema südamikuga ja selleks saab kasutada väikese ümbermagneetimis- ja pöörisvoolukaoga magnetmaterjali, enamasti [[ferriit]]i. Oluline on ka kokkuhoid mähiste vase arvel. Kuna silukondensaatori tarvilik mahtuvus on pöördvõrdeline sagedusega, võib selle mahtuvus olla seega mitu suurusjärku väiksem, võrreldes pulsatsiooni silumisega võrgupingel.
 Nii tavalises kui ka impulsstoitelülituses on trafo ülesandeks peale pingetaseme muutmise ka tagada elektriohutus. Nimelt eraldab trafo toitelülituse sekundaarpoole (tarviti) galvaaniliselt elektrivõrgust, s.t katkestab nende vooluahelate vahel alalisvooluühenduse.
-Impulssmuunduse põhimõttel on võimalik peale kirjaldatud AC/DC-  (vahelduv-alalis-) muundamise teostada ka DC/AC-muundamist  (näiteks akupingest 230 V vahelduvpinge saamiseks), samuti alalispinge väärtuse teisendamist.
+Impulssmuunduse põhimõttel on võimalik peale vahelduvpinge alalispingeks muundamise teostada ka alalispinge vahelduvpingeks muundamist. Näiteks on impulsstoiteallikaga võimalik akupingest saada 230 V vahelduvpinget või teise pingega stabiliseeritud alalispinget.
 ==Eelised ja puudused tavalise võrgutoitelülitusega võrreldes==
 '''Eelised:'''