ЖУРНАЛ СТА №4/2023

нием, паразитной ёмкостью (в катуш- ках индуктивности) и паразитной ин- дуктивностью (в конденсаторах). Тран- зисторыи диодыимеют вольтамперные характеристики, которые могут изме- няться в зависимости от температуры. Все компоненты имеют допуски по своим параметрам, потребляют энер- гию (нагреваются), имеют ограничения по мощности и генерируют шумы. Эти неидеальные характеристики компо- нентов способствуют тому, что источ- ник питания постоянного тока просто не может быть идеальным по своей природе. Отклонение от идеальных значений на выходе Программируемый источник пита- ния не всегда может обеспечивать точ- ный выходной сигнал, который уста- навливается пользователем. На основе допусков компонентов производитель определяет точность выходного значе- ния тока или напряжения, а также точ- ность отображения этого значения, на- пример, на дисплее источника пита- ния или в графической оболочке спе- циализированного ПО, если использу- ется удалённый мониторинг. Произво- дитель также может указать темпера- турный коэффициент, добавляемый к допуску по выходному сигналу, если температура окружающей среды выхо- дит за пределы температурного диапа- зона, при котором данный источник питания был откалиброван и на кото- рый рассчитана его работа. Другая при- чина того, что на выходе ток или на- пряжение могут быть чуть ниже за- данного значения, заключается в том, что при больших токовых нагрузках большее напряжение падает на внут- реннем сопротивлении различных компонентов источника питания. Про- изводители определяют этот эффект как нестабильность выходного напря- жения при изменении тока нагрузки (или тока при напряжении нагрузки). Для полного определения точности вы- ходных сигналов источника питания стоит ещё добавить точность установ- ки выходного тока и напряжения. При- чём в некоторых моделях программи- руемых блоков питания данный пара- метр отличается в зависимости от того, как происходит установка: вручную с помощью потенциометра/энкодеров или удалённо с помощью аналогового или цифрового сигнала. Стоит помнить, что все источники питания постоянного тока также все- гда будут иметь шумы на выходе. Это обусловливается тем, что всем элек- тронным компонентам присущ тепло- вой шум, связанный с движением элек- тронов. Он возникает в любом провод- нике, обладающим активным сопро- тивлением, и связан с хаотичным дви- жением подвижных носителей заряда, в результате которого на концах про- водника появляются флуктуации на- пряжения. Шум на выходе источника питания также зависит от качества электроэнергии питающей сети на вхо- де, электромагнитных помех окружаю- щей среды и блуждающих токов в ли- ниях заземления. Для уменьшения шума в источнике питания, как и в любом другом электронном приборе, требуется внимательный и глубокий подход как при проектировании, так и при выборе элементной базы. Однако, какой бы хорошей ни была конструк- ция, на выходе источника питания все- гда будут шумы, и их необходимо ми- нимизировать. Классификация источников питания Существуют два типа, по которым можно классифицировать источник питания. Это либо линейный блок пи- тания, либо импульсный. Традицион- ным считается линейный блок пита- ния. В основе его конструкции лежит понижающий трансформатор. После трансформатора в схему включен диод- ный мост (выпрямитель), который преобразует переменное напряжение в постоянное. Далее располагается основ- ная схема, отвечающая за регулировку выходного напряжения, а также его стабилизацию. Как правило, за функ- цию стабилизации отвечает высоко- ёмкостный конденсатор. Преимуще- ством их конструкций является низкий уровень шума и простота конструкции, а недостаток – низкая эффективность. КПД линейных источников питания может быть ниже 60%. Импульсные ис- точники питания могут иметь КПД в диапазоне 90%, но при этом у них бо- лее сложная схемотехника и больше шумов на выходе. Принцип работы им- пульсного источника питания: вна- чале происходит предварительное выпрямление входного напряжения, после этого оно преобразуется в импуль- сы с увеличенной частотой и требуе- мой скважностью. Далее импульсы пе- редаются в трансформатор, где напря- жение понижается или повышается до требуемой величины. После трансфор- матора вновь расположен диодный вы- прямитель, после которого выполняет- ся стабилизация напряжения в им- пульсном блоке питания. Более высо- кий уровень шума связан с активными компонентами, транзисторами, ис- пользуемыми в качестве переключате- лей, которые работают с определённой частотой. Преимущество импульсных источников питания в том, что они меньше и легче, чем линейные блоки питания сопоставимой мощности. Им- пульсный источник питания может иметь меньший вес и меньший по га- баритам трансформатор, чем анало- гичный линейный. Кроме того, чем вы- ше частота переключения, тем меньше могут быть все индуктивные компо- ненты. Импульсная топология почти всегда используется при разработке мощных программируемых источни- ков питания от 500 Вт и до нескольких десятков киловатт, так как в против- ном случае трансформатор для таких источников питания будет слишком большим и тяжёлым. Типы источников питания постоянного тока Большинство источников питания являются однополярными приборами, у которых выходные ток и напряжение являются положительными. Они рабо- тают только в квадранте I, как показа- но на рис. 2. Источники питания также могут иметь более сложную схему и ра- ботать в большем количестве квадран- тов. Источники питания с биполярным выходом работают в квадрантах I и IV. Выходное напряжение может быть как положительным, так и отрицатель- ОБ ЗОРЫ СТА 4/2023 33 www.cta.ru U I Квадрант II Квадрант III Квадрант I Квадрант IV Двунаправленный источник питания. Источник и нагрузка Традиционный источник питания. Однополярный, положительный выход Биполярный источник питания. Положительный и отрицательный выходы Рис. 2. Три типа источников питания постоянного тока