Линейные высоковольтные источники питания

Линейные высоковольтные источники питания
Линейные источники питания были ведущей технологией до конца 1970-х годов. Линейный источник питания использует проходной транзистор в качестве переменного резистора для регулировки выходного напряжения источника питания. Если необходимо получить полную мощность от источника питания, проходной транзистор включается так, чтобы его сопротивление было наименьшим и на выход поступала максимальная мощность. Если необходимо получить меньшую мощность, проходной транзистор будет работать как переменный резистор, рассеивая ненужную мощность в виде тепла для получения желаемой мощности.

Проходной транзистор, работающий как рассеивающее устройство, требует больших радиаторов и часто вентиляторов для поддержания приемлемых рабочих температур. По сути, линейный источник питания рассеивает неиспользуемую мощность в виде тепла. Из-за этого линейные источники питания, как правило, являются большими, тяжелыми, громоздкими устройствами с очень низким КПД. Кроме того, линейные источники питания ограничены по общей выходной мощности из-за проблем с рассеиванием тепла, вызванных присущим им низким КПД.

У линейных источников питания есть заметное преимущество – они, как правило, очень тихие с точки зрения выходных шумов и пульсаций, поскольку для их регулирования не используются коммутирующие элементы. Все стандартные высоковольтные источники питания марки Bertan, которые компания Spellman продавала в прошлом, были линейными источниками питания. Практически все эти устройства марки Bertan уже устарели и больше не продаются и не поддерживаются компанией Spellman.

Импульсные высоковольтные источники питания
Импульсные источники питания называются так потому, что в них используются транзисторы в качестве импульсных регуляторов. Линейный источник питания использует транзистор в качестве переменного резистора (транзистор частично включен, рассеивая большое количество энергии), в то время как импульсный регулятор использует транзисторные переключатели, которые либо полностью открыты, либо полностью закрыты. Когда транзистор полностью открыт и по нему течет ток, падение напряжения на нем минимальное. Когда транзистор закрыт и через него не течет ток, рассеиваемая мощность практически равна нулю.

Регулировка выходного напряжения источника питания достигается путем изменения соотношения времени открытия и закрытия при высокой частоте переключения (от десятков до сотен килогерц), чтобы минимизировать размеры магнитных и емкостных компонентов, используемых в процессе преобразования энергии. Благодаря этим фактам импульсные источники питания могут иметь очень малые размеры, быть компактными и высокоэффективными по сравнению с линейными аналогами. Чрезвычайно высокие уровни мощности, вплоть до сотен киловатт, можно эффективно контролировать с помощью импульсных технологий преобразования энергии.

По сравнению с традиционным линейным регулятором, на выходе импульсного регулятора больше пульсаций и шумов в связи с его рабочей частотой. Но благодаря другим преимуществам, которыми обладают импульсные источники питания, они стали основной технологией преобразования энергии, используемой в настоящее время.