Источники питания (ИП) являются базовой частью любого электронного оборудования.

Наиболее часто ИП питаются от сети переменного тока и выдают постоянное напряжение на элементы, требующие питания.

Соответственно, источники питания широко используются в разных формах - от больших ИП с высоким выходным током до самых маленьких, обеспечивающих низкие величины мощности. 

Основы источников питания

Основной функцией источников питания постоянного тока является обеспечение требуемого уровня мощности постоянного тока для нагрузки имея источник питания переменного тока на входе. Различные применения требуют различных характеристик, но наиболее часто в наши дни ИП постоянного тока должны обеспечивать точное значение выходного напряжения, которое регулируется электронными цепями таким образом, что постоянное выходное напряжение поддерживается при изменении нагрузки в широком диапазоне.

В большинстве источников питания имеется ряд стандартных элементов, некоторые из которых могут отсутствовать в различных вариациях конструкции.

• Входной трансформатор: Входной трансформатор используется для преобразования входного линейного напряжения переменного тока с изменением до требуемого для данного источника питания уровня. Обычно входной трансформатор выполняет функцию понижающего трансформатора. Кроме этого, он так же изолирует входную цепь от выходной.
• Выпрямитель: Выпрямитель источника питания преобразует входной сигнал переменного тока в "сырой" сигнал постоянного тока. Может использоваться полупериодный или чаще полнопериодный выпрямитель, который использует отрицательную и положительную полуволны входного сигнала переменного тока.
• Сглаживание: "Сырой" сигнал постоянного тока из выпрямителя не является постоянным, т.к. значение напряжения падает до нуля, когда синусоида проходит через нулевое значение, а затем снова доходит до максимума. Добавление промежуточного конденсатора, который заряжается во время пиков напряжения и отдает энергию, когда напряжения на выходе выпрямителя низкое, таким образом обеспечивая работу следующей ступени источника питания. В этой ступени обычно используются конденсаторы с высокой емкостью.
• Регулятор: Эта ступень источника питания использует цепь регулирования сглаженного напряжения для обеспечения постоянного уровня напряжения вне зависимости от выходного тока и любых изменений входного напряжения переменного тока.

Регулирование источника питания

Существует два основных вида источников питания, используемых в электронном оборудовании:

• Нерегулируемые: Этот вид источников питания использовался много лет назад и состоял из выпрямительной секции со следующими за ним сглаживающими конденсаторами или сглаживающими конденсаторами и дросселем. При высоком уровне выходного тока напряжение в таком источнике питания падает в результате потерь на внутреннем сопротивлении. Кроме этого эффективность сглаживания в таком источнике питания снижается с ростом нагрузки и уровень пульсаций напряжения увеличивается.
• Регулируемые по напряжению: По мере того, как транзисторные цепи получали широкое распространение, появлялись регулируемые источники напряжения. Сегодня почти все источники питания регулируемые. Обычно в регулируемом источнике питания имеется эталонное напряжение, с которым сравнивается выходное напряжение. После этого выходное напряжение изменяется и при помощи цепи управления.

В дополнение к этому, регулируемые источники питания могут дальше подразделяться на:

• Линейные регулируемые источники питания: Линейные регулируемые источники питания используют аналоговый подход. Последовательный управляемый элемент - биполярный полупроводниковых транзистор или полевой транзистор (FET) позволяет обеспечить точное значение напряжения на выходе для любого выходного тока в рабочих пределах.
   

  Замечание о линейных источниках питания:

  Линейные источники питания широко используются для применений, где требуется низкий уровень шума и пульсаций. Как следует из наименования, в них применяется линейный подход - обычно последовательный линейный регулятор обеспечивает изменяемое падение напряжения. Поэтому они рассеивают мощность, но при этом не переключаются и таким образом обеспечивают высокое качество выходного напряжения.

  Ссылка на Основы линейных источников питания

• Импульсные источники питания: Регулятор импульсного источника питания в режиме переключения использует большой сглаживающий конденсатор. Последовательный элемент - биполярный или полевой транзистор включается и выключается для того, чтобы поддерживать напряжение на конденсаторе в заданных пределах.
   

  Замечание об импульсных источниках питания:

  Импульсные источники питания и импульсные регуляторы имеют значительное преимущество в коэффициенте полезного действия, размерах и весе. Эта конструкция применяется гораздо шире, чем это может показаться из описания принципа действия и при правильном понимании, импульсные источники питания, регуляторы и контроллеры можно успешно разрабатывать и изготавливать.

  Ссылка на Основы импульсных источников питания

Каждый тип источника питания имеет свои преимущества и недостатки. В результате, различные типы регуляторов используются в различных применениях, хотя с улучшением технологий все больше применяются импульсные источники питания.

В результате различия свойств различных типов регуляторов, линейные регуляторы чаще применяются в приложениях, где необходим очень низкий уровень шума и пульсаций, а отвод тепла не вызывает проблем. Hi-fi усилители являются одним из таких применений. Импульсные источники питания используются шире так как более компактны, имеют больший коэффициент полезного действия, а уровень шума, пульсаций и выбросов подходит для большинства применений.