Слід зазначити, що, незважаючи на переважну потреба в імпульсних стабілізаторах напруги, існують також імпульсні стабілізатори струму. Зміни, необхідні для реалізації цього режиму роботи, аналогічні перетворення лінійного стабілізатора напруги в стабілізатор струму. Як в лінійному, так і в імпульсному стабілізаторі стабілізація струму здійснюється шляхом зчитування падіння напруги на резисторі, що має малий опір, включеного послідовно з навантаженням, а не напруги на навантаженні, як в стабілізаторах напруги. Стабілізатор напруги, підтримуючи постійним напруга на цьому послідовно включеному резисторі, тим самим стабілізує струм, поточний через навантаження. Таким чином, основний принцип роботи в двох режимах стабілізації абсолютно однаковий.

Рис. 8.6. Приклад імпульсного стабілізованого джерела струму. Зверніть увагу, що стабілізатор і зовнішнє навантаження мають різні кола заземлення.

З точки зору динаміки між цими стабілізаторами є деякі суттєві відмінності. У стабілізаторі напруги йде боротьба за максимально можливе зниження вихідного опору, а в стабілізаторі струму коштує зворотна задача. Еквівалентна схема ідеального стабілізатора струму є генератор з нескінченним вихідним опором, а реальний стабілізатор струму буде задовольняти вимогу високого вихідного опору за умови, що воно підвищується з частотою. Таким чином, паразитна індуктивність конденсатора фільтра і його витік тут не такі небезпечні як в стабілізаторах напруги. Насправді в стабілізаторах струму часто для досягнення кращої перехідною характеристики бажано істотно знизити ємність конденсатора фільтра. Це може викликати нестійкість в колі зворотного зв’язку, але, як правило, можна застосувати корекцію в іншому місці схеми, наприклад, використовуючи висновки частотної корекції, наявні у И С стабілізатора. Багато залежить від того, де використовується стабілізатор струму; для зарядки акумулятора і в електрохімічному виробництві немає необхідності у високій швидкодії і не повинно бути значних труднощів для перетворення звичайних схем стабілізаторів напруги для перетворення їх в стабілізатори струму.

На рис. 8.6 показано використання популярної мікросхеми LM123. Також, як і при роботі з лінійними стабілізаторами струму, слід бути дуже обережним щодо розміщення точок заземлення. Простий спосіб обійти конфлікти, пов’язані із заземленням, полягає в тому, щоб дозволити нестабілізованого джерела постійної напруги «плавати» разом зі схемою стабілізатора. Стандартний символ заземлення на рис. 8.6 тоді не означає нічого, крім загальної сполучає шини, ізольованій від істинного заземлення в обладнанні, підключеного до цього джерела.

Додаткові засоби захисту джерела струму часто забезпечуються шляхом включення резистора або діода послідовно з навантаженням. Таким способом запобігається можливість небезпечного зворотного потоку енергії з активної навантаження (типу акумуляторів і котушок індуктивності) в схему стабілізатора.

Шуми

Відносно недавно інженери заявляли, що доля імпульсних джерел живлення в електронних системах неясна і туманна. Цей песимістичний прогноз грунтувався на тому «факт», що ПІП є джерелами шуму. Заперечення пророкам загибелі ПІП можуть полягати в наступному:

– У схемі випрямляча завжди є конденсатор великої ємності, а це призводить до далеко не синусоїдальної формою струму. У разі роботи з великими потужностями утворюється дуже широкий спектр частот зі значним рівнем потужності. Таким чином, звичайний лінійний стабілізатор не настільки нешкідливий щодо утворення шуму, як це може здатися. Типова форма струму в схемах випрямлячів з конденсаторним входом показана на рис. 9.1.

– Шум, створюваний ПІП завжди повинен порівнюватися з шумом аналогічного по потужності лінійного джерела живлення, а не з ідеальним, не шумливим джерелом. При такому порівнянні часто виходить, що ПІП фактично має меншу шумову складову.

– Часто навантаження у вигляді цифрових схем створює більше шуму, ніж сам ПІП.

– Багато систем використовують КМОП або іншу логіку, яка має високу завадостійкість.

– В даний час досягнуто більш глибоке розуміння питань фільтрації шуму і методів його придушення. Незважаючи на те, що процес перемикання може буяти освітою гармонійних і побічних частотних складових, їх можна легко обмежити межами самого джерела живлення.

– Часто можна вибрати частоту перемикань так, щоб залишився після фільтрації шум надавав мінімальний вплив на конкретне підключається обладнання.

– Деякі ПІП забезпечують більше ослаблення перехідних процесів мережі змінного струму, ніж лінійні стабілізатори.

– У зв’язку з появою нових ІС, діодів з малим часом відновленням, високоякісних конденсаторів і інших поліпшених компонент, робота імпульсних стабілізаторів в цілому істотно

Рис. 9.1. Багатий гармоніками ток на вході випрямляча з ємнісний навантаженням. У сигналах імпульсної форми міститься енергія гармонійних складових. Хоча частота мережі дорівнює 60 Гц, в деяких випадках можуть з’явитися гармоніки аж до декількох мегагерц.

покращилася. Це дає велику свободу вибору при створенні ПІП з малим рівнем шуму.

Незважаючи на те, що є багато доказів на користь ПІП, проте залишається фактом, що потенційно вони погані з точки зору створення шумів. За загальним визнанням є деякі додатки, де не розумно застосовувати ці джерела живлення. Наприклад, чутливий радіоприймач краще використовувати з лінійним джерелом харчування. Або апаратура, розрахована на високе відношення сигнал / шум. Її характеристики можуть погіршитися через присутність ПІП, особливо коли спостережувані або виявляються сигнали дуже слабкі.

Для дуже багатьох додатків успіх в значній мірі залежить від методів проектування і способів монтажу. Хоча при виконанні екранування та заземлення слід керуватися логікою і наявними фактами, тим не менш, кінцева оптимізація завжди досягається досвідченим шляхом. Ви повинні бути готові експериментувати, спостерігати і пробувати різні комбінації і перестановки. Винагородою за це часто є істотне зниження наводяться або випромінюваного шуму. На відміну від багатьох інших пристроїв в електроніці, експериментування з ІІП не закінчується створенням макета, а триває безперервно на перших дослідних зразках. Нарешті, після різних змін, шум буде знижений до такого рівня, коли подальша модернізація стає невигідною через зростання витрат у людиногодин та вартості. Ймовірно цим можна пояснити причини появи деяких дивних методів зниження шуму.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.