Zasilacz transformatorowy

W zasilaczach transformatorowych urządzeniem odpowiedzialnym za przetwarzanie napięcia jest transformator. Jest to element zbudowany z rdzenia oraz nawiniętego na niego uzwojenia pierwotnego oraz uzwojenia wtórnego, wykonanych zazwyczaj z miedzianego drutu. Napięcie z sieci jest w nim obniżane do wymaganej wartości dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej, czyli przenikaniu pola magnetycznego pomiędzy uzwojeniem pierwotnym a wtórnym. Uzwojenia te są odseparowane galwanicznie, czyli nie posiadają połączenia elektrycznego między sobą. W zależności od stosunku liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do wtórnego transformatory mogą zarówno obniżać, jak i podwyższać napięcie.

Zasilacze transformatorowe dzielą się na niestabilizowane i stabilizowane.

W zasilaczu niestabilizowanym (rys. 1) znajdują się: transformator (a), układ prostowniczy w postaci mostka Graetza (b) oraz kondensator jako filtr wyjściowy (c).

Napięcie w pierwszej kolejności jest obniżane przez transformator do zadanej wartości. Następnie poprzez prostownik dwupołówkowy, zbudowany z czterech diod, napięcie jest prostowane. W efekcie, niezależnie od kierunku przepływu wejściowego napięcia przemiennego, na wyjściu płynie już w tym samym kierunku. Otrzymane napięcie jest dalekie od idealnego napięcia stałego ze względu na duże tętnienia. Eliminuje się je poprzez zastosowanie kondensatora w roli filtra, który wygładza przebieg napięcia.

Zasilacz transformatorowy stabilizowany (liniowy) budową nie różni się od niestabilizowanego z wyjątkiem zastosowania dodatkowego układu – stabilizatora napięcia (rys. 2).

Układ regulacji (d) zaznaczony na schemacie jest odpowiedzialny za utrzymywanie wyjściowego napięcia na tym samym poziomie, niezależnie od obciążenia zasilacza oraz wahań napięcia wejściowego. Ponadto, w zależności od współczynnika tłumienia tętnień, stabilizator może dodatkowo wygładzać przebieg napięcia. Jednak rolę tę pełnią przede wszystkim kondensatory. W zależności od klasy zasilacza stosuje się różne stabilizatory, najczęściej w postaci układów scalonych.

Im lepszej jakości zasilacz, tym napięcie wyjściowe jest bardziej zbliżone do idealnego.

W przeciwieństwie do impulsowych zasilacze transformatorowe charakteryzują się dużo mniejszą sprawnością, czyli stosunkiem mocy wyjściowej do mocy pobieranej (na poziomie 40–50%). Wynika to z budowy transformatora, użytych materiałów, a także zastosowania stabilizatora, w którym część mocy zostaje bezpowrotnie utracona w postaci wydzielonego ciepła.Niewątpliwie wadą tych zasilaczy są także duża waga i spore gabaryty w porównaniu do odpowiadających im parametrami zasilaczy impulsowych. Przekłada się to również na cenę, która w przypadku zasilaczy transformatorowych jest dużo wyższa. Kolejną wadą jest także to, że transformator na biegu jałowym (czyli bez jakiegokolwiek podłączonego odbiornika) również pobiera pewien prąd, który może sięgać nawet 20% nominalnego prądu zasilacza.

Do zalet zasilaczy transformatorowych należy zaliczyć przede wszystkim wysoką odporność na przeciążenia i przepięcia. Ich prosta konstrukcja sprawia, że są bardziej nie zawodne. Z tego też powodu często są stosowane np. do zasilania central alarmowych. Istotnym atutem jest także niski poziom generowania zakłóceń, dlatego są powszechnie używane do zasilania różnego rodzaju wzmacniaczy, np. antenowych.

Przykładem takiego urządzenia jest zasilacz 12V/100MA/S-TAT, dostępny w ofercie firmy Delta (rys. 4).

Rys. 4. Zasilacz transformatorowy stabilizowany 12V/100MA/S-TAT